Как новый терморегулирующий наноматериал может изменить космическую отрасль

Ученые Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) представили новый терморегулирующий наноматериал, способный найти применение в различных отраслях, включая строительный сектор, ядерную энергетику и космическую индустрию. Согласно информации, предоставленной пресс-службой вуза, разработка проводится в рамках программы развития «Приоритет 2030» и государственного задания.

В ТУСУРе созданы новые типы покрытий для поддержания температуры космических аппаратов на необходимом уровне. Новые нанопокрытия сделаны на основе силиката кальция (CaSiO3) и карбоната кальция (CaCO3), модифицированных диоксидом церия (CeO2). Интерес к новинке уже проявили АО «Композит» и «Центр подготовки космонавтов» Госкорпорации .

Космическая отрасль представляет собой одно из самых многообещающих направлений для применения нового материала. Специалисты пояснили, что для поддержания необходимой температуры в космических аппаратных системах используется система терморегулирования, где главную роль играют терморегулирующие покрытия. Вначале температура на зонда поддерживается на уровне 20°C, однако с течением времени под воздействием внешних факторов, таких как ионизирующее излучение, на поверхности аппаратов образуются дефекты, что приводит к повышению температуры и, как следствие, может вызвать сбои в работе оборудования.

Силикаты и карбонаты кальция характеризуются большой шириной запрещенной зоны, что означает их низкую солнечную поглощаемость. В то время как традиционные покрытия, такие как оксид цинка или диоксид титана, могут поглощать до 20% солнечной энергии, новые покрытия на основе CaSiO3 и CaCO3 поглощают всего 7-10%, что при этом позволяет эффективно излучать тепло, образующееся в оборудовании космического аппарата.

Как отметил профессор, одним из главных недостатков немодифицированных порошков CaSiO3 и CaCO3 является нестабильность сложных анионов при облучении, что приводит к созданию дефектов и центров поглощения и снижению отражательной способности. Учёные решили эту проблему, добавив наночастицы в состав пигмента, что стало препятствием для процесса потемнения и замедлило повышение температуры.

Спектр применения наших пигментов крайне широк и не ограничивается только космическими аппаратами. Например, если такие стабильные к солнечному свету покрытия будут нанесены на стены зданий в странах с жарким климатом, они не будут трескаться. Данный состав также может быть использован для производства керамики, востребованной в ядерных реакторах, ускорителях заряженных частиц и рентгеновских аппаратах, требующих повышенной радиационной стойкости. Наши пигменты также могут найти применение в сфере хранения и транспортировки нефтепродуктов и в других областях.