Ученые одного из предприятий Химико-технологического кластера (входит в Научный дивизион госкорпорации «Росатом») разработали не имеющее аналогов в России углеволокно для космической отрасли. Это материал, состоящий из тонких нитей с низким удельным весом, имеющий высокую теплопроводность (и близкий к нулю коэффициент термического расширения).
Благодаря своим свойствам этот углеродный материал позволит создавать космические изделия нового поколения – к примеру, орбитальные конструкции из полимерных композиционных материалов с линейными размерами до 200 метров.
Материал создан на основе устойчивого к воздействию перепадов температур углеволокна на основе изотропных и мезофазных пеков (волокна, которые получают из остатков переработки нефти и коксования каменных углей). Непосредственно из пеков волокна сделать нельзя, требуется их специальная подготовка. После тщательной очистки пека (удаление летучих веществ, части наночастиц сажи, его нагрева в инертной среде) получается изотропный пек, пригодный для вытягивания волокон и их последующей термомеханической обработки. Полученные волокна являются альтернативой углеволокна из вискозы.
После проведения более тщательной очистки и специальной обработки изотропный пек при нагреве под давлением способен образовывать особую жидкокристаллическую фазу - мезофазу. Такие мезофазные пеки позволяют получать наиболее высококачественные мезофазные углеродные волокна, которые имеют такую же стойкость, как и изотропные, однако их жесткость (модуль упругости) и теплопроводность достигают очень высоких значений, которые сопоставимы со свойствами монокристалла графита.
Указанные свойства, как ожидается, будут востребованы при создании целого ряда космических устройств: рефлекторов крупных спутниковых систем, элементов корпусов и холодильников-излучателей космических станций длительного пребывания и дальних миссий; орбитальных конструкций; систем теплоотвода на основе углерод-углеродных композиционных материалов с высоким коэффициентом теплопроводности.
«Мы проводим опытные и научные работы, направленные на получение высокомодульных углеродных волокон на основе изотропных и мезофазных пеков, имеющих уникальные в сравнении с другими видами углеродных волокон показатели по целому ряду важнейших эксплуатационных свойств. Это позволит создать конструкции, устойчивые к воздействию экстремально высоких температур, а также конструкции, работающие в условиях термоциклирования», – поделился заместитель директора по науке и инновациям Химико-технологического кластера госкорпорации «Росатом» Артур Гареев.