Специалисты МАИ изучают перспективы применения стеклоуглеродных материалов

В Московском авиационном институте (МАИ) ведутся работы по изучению возможности применения сетчатого стеклоуглерода при разработке новых космических аппаратов. Об этом сообщили в МАИ.

Данные работы проводятся в научной группе академика РАН, профессора, заведующего кафедрой 601 «Космические системы и ракетостроение» Олега Михайловича Алифанова. Работы группы по исследованию физических свойств высокотемпературных материалов и процессов в них возглавляет профессор кафедры 801 «Физика» Валерий Вениаминович Черепанов. В 2018 году исследования коллектива были поддержаны грантом Российского научного фонда.

"Развитие многих отраслей промышленности сегодня невозможно без внедрения новых перспективных материалов: прочных, устойчивых к температурным и иным воздействиям, лёгких и экономичных. Большие надежды в этой области учёные всего мира возлагают на материалы, имеющие в своей основе нано- и микроструктуры углерода: фуллерены, нанотрубки, углеродные волокна, графен, стеклоуглерод. Сфера применения таких материалов включает в себя целый ряд направлений. Они используются в электронике, ядерной энергетике, металлургии, химической промышленности, медицине, автомобиле-, авиа — и ракетостроении и других отраслях. И хотя некоторые из перечисленных групп материалов известны достаточно давно, их потенциал до сих пор мало изучен и практически только начинает раскрываться", - отметили в МАИ.

Одним из материалов данного типа, представляющим особенно большой интерес для аэрокосмической отрасли, является сетчатый стеклоуглерод. Наряду с решением задачи эффективной тепловой защиты — одной из ключевых, но традиционных при разработке новых космических аппаратов — он может играть роль конструкционного материала, использоваться в качестве основы различного рода технических, например, адаптивных систем. Над созданием и изучением сетчатого стеклоуглерода и других подобных материалов, а также расширением перспектив их применения в нашей стране на протяжении уже нескольких лет работает коллаборация учёных Московского авиационного института, Уральского НИИ композиционных материалов, Института катализа им. Г. К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук и Обнинского научно-производственного предприятия «Технология» им. А. Г. Ромашина, уточнили в институте.

Стеклоуглерод является одним из вариантов аморфного углерода и, свою очередь, имеет несколько модификаций. В высокоплотной форме он используется, например, для изготовления заменителей платиновых стержней в металлургии, а лёгкие сетчатые варианты, пористость которых может достигать 96–97 %, рассматриваются как перспективные материалы для создания элементов космических аппаратов, в том числе предназначенных для работы в экстремальных условиях.

Ультрапористый сетчатый стеклоуглерод при низких значениях плотности и теплопроводности обладает упругостью и достаточно высокой механической прочностью. Он химически инертен и способен выдерживать воздействие температур вплоть до 3000 градусов Цельсия в нейтральной или бескислородной среде. Система открытых пор материала может быть заполнена разными веществами, способными корректировать свойства композита в целом.

"В своей работе мы преследуем цель оптимизации свойств сетчатого стеклоуглерода и создания новых материалов на его основе, — рассказывает Валерий Вениаминович Черепанов. — Из-за сложности состава и структуры таких материалов, их частичной прозрачности для электромагнитного излучения описать физические процессы в них — весьма непростая задача, к окончательному решению которой мы ещё только приближаемся".