Российские ученые создали сверхпрочный материал для космических миссий

На заводе Химико-технологического кластера, который входит в научный дивизион «Росатома», создали разработку, которая не имеет аналогов в нашей стране и предназначена для использования в космосе. Это углеволокно — материал, который состоит из тонких углеродных нитей, очень легких, но при этом невероятно прочных. Он очень хорошо проводит тепло и почти не расширяется от нагрева, что делает его идеальным для использования в космосе, где перепады температур огромны.

Эти свойства помогут изготавливать из композита принципиально новые изделия — например, гигантские орбитальные конструкции размером с два футбольных поля (200 метров), способные выдержать любые условия в космосе.

Композит состоит из углеволокна, устойчивого к любым капризам температуры. Дело в том, что его основа — изотропные и мезофазные пеки. Эти волокна производят из отходов переработки нефти и коксования каменных углей.

Впрочем, непосредственно из пеков такие волокна получить не удастся, нужна специальная подготовка. Сначала сырье тщательно очищают — убирают летучие примеси, частицы сажи и нагревают без доступа воздуха. В результате получается однородная смола (изотропный пек), и вот из нее уже можно вытягивать прочные нити. Чтобы придать нужные свойства — их подвергают термической обработке. Полученный материал может заменить традиционное углеволокно, которое производят из вискозы — искусственной нити из дерева.

Инновационный материал из углеволокна / © Алексей Завьялов, Химико-технологический кластер «Росатома»

При дополнительной очистке и нагреве под давлением обычная смола превращается в особый жидкокристаллический состав. Из него получают углеродные волокна с уникальными свойствами: крайне прочные, прекрасно проводящие тепло и по своим характеристикам близкие к природному графиту. При этом они сохраняют все преимущества обычных углеродных материалов.

Ученые считают, что эти характеристики будут очень нужны для создания целого комплекса 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.

По словам заместителя директора по науке и инновациям Химико-технологического кластера Госкорпорации «Росатом» Артура Гареева, их материал имеет уникальные в сравнении с другими видами углеродных волокон показатели по целому ряду важнейших эксплуатационных свойств.

Углеволокно такого класса — с модулем упругости от 600 до 1000 ГПа, коэффициентом теплопроводности от 600 до 1100 Вт/(м·К) — до того в России серийно не производили.