Закономерности формирования кристаллов силикатов висмута в системе Na2O-Bi2O3-SiO2 и получение на его основе радиационно-защитного полиимидного композита тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.11, кандидат наук Павленко Алексей Вячеславович

• Павленко Алексей Вячеславович
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Павленко Алексей Вячеславович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 РАДИАЦИОННО - ЗАЩИТНОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ ДЛЯ КОСМИЧЕСКИХ СИСТЕМ. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ

1.1 Воздействие космического пространства на материалы

1.2 Особенности радиационной защиты для космических летательных аппаратов

1.3 Полимерные композиционные материалы для космических летательных аппаратов

1.4 Полиимиды - новый класс высоко термостойких полимеров

1.5 Радиационная стойкость материалов

1.6 Физико-химические свойства висмута и оксида висмута (III)

1.7 Силикаты висмута состава силленита 25 Выводы по главе

2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Характеристика используемых материалов

2.2 Методы исследований 29 Выводы по главе

3 СИНТЕЗ ВЫСОКОДИСПЕРСНЫХ СИЛИКАТОВ ВИСМУТА В СИСТЕМЕ Na2O-Bi2O3-SiO2, СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫЕ И МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СИНТЕЗИРОВАННЫХ СИЛИКАТОВ ВИСМУТА

3.1 Научная концепция синтеза высокодисперсных

металлоорганосилоксановых напонителей

3.2 Моделирование химического взаимодействия метилсиликоната натрия

с нитратом висмута в водном растворе

3.3 Гидродинамическая активация водной суспензии в системе метилсиликонат натрия - нитрат висмута

3.4 Синтез материала в системе Na2O- В^03^Ю2 (НВС материал)

3.5 Исследование фазового состояния и микроструктуры минеральных

фаз в синтезируемом НВС- материале

3.6 Особенности термоокислительной деструкции НВС-материала

3.7 Фазовый состав и кристаллографическая структура минералов в НВС-материале, термообработанном при 100-5000С

3.8 Микроструктура НВС-материала, термообработанном при 5000С

3.9 Дефектность кристаллов в НВС-материале, подвергнутом термической обработке

3.10 Морфология кристаллов в НВС-материале, термообработанном при 5000С

3.11 Электронно-зондовый микроанализ поверхностного слоя в синтезированном силикате висмута состава силленита 73 Выводы по главе 3 75 4 ФИЗИКО - ХИМИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ ПОЛИИМИДНОЙ МАТРИЦЫ, НАПОЛНЕННОЙ ВЫСОКОДИСПЕРСНЫМ СИЛЛЕНИТОМ СОСТАВА Б1128Ю20

4.1 Механическая активация материалов в системе полиимид-силленит

4.2 Воздействие высоких давлений прессования на дисперсные порошки полиимида и силленита

4.3 Получение композиционного материала (ПК-65С)

на основе полиимидной матрицы и силленита

4.4 Термические свойства композита ПК-65С

4.5 Расчет энергии активации термоокислительной деструкции композита ПК-65С

4.6 Структура и морфология композита ПК-65С

4.7 Физико-механические свойства композита ПК-65С

4.8 Технологическая схема производства композита ПК-65С 92 Выводы по главе

5 ВОЗДЕЙСТВИЕ ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ИЗЛУЧЕНИЙ НА КОМПОЗИТ ПК-65С

5.1 Воздействие вакуумного ультрафиолета на радиационную стойкость композита ПК-65С

5.2 Моделирование взаимодействия быстрых электронов с композитом ПК-65С

5.3 Тормозное рентгеновское излучение, генерируемое быстрыми электронами в композите ПК-65С

5.4 Радиационная стойкость композита ПК-65С под воздействием высоких доз ускоренных электронов

5.5 Моделирование взаимодействия гамма-излучения с композитом

ПК-65 С

5.6 Экспериментальные исследования радиационно-защитных свойств композита ПК-65С по отношению к гамма-излучению 118 Выводы по главе 5 120 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 123 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 127 ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Закономерности формирования кристаллов силикатов висмута в системе Na2O-Bi2O3-SiO2 и получение на его основе радиационно-защитного полиимидного композита»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В России проводятся интенсивные исследования в области создания ядерных энергетических установок (ЯЭУ) нового поколения для космических летательных аппаратов (КЛА) в рамках постановления Правительства РФ "О концепции развития космической ядерной энергетики в России на 2016-2025 г.г. (№230 от 23.03.2016г.). Предъявляются повышенные требования по радиационной безопасности КЛА к материалам радиационной защиты. Безопасность КЛА должна быть обеспечена не только от внешнего космического излучения, но и от излучения радиоактивных источников и ЯЭУ. Необходимо обеспечить радиационную защиту как персонала КЛА, так и радиоэлектронной аппаратуры в базовых несущих конструкциях (БНК) для увеличения их надежности и срока службы до 15 лет. Необходимо учитывать, что ионизирующий уровень радиации на орбите МКС примерно в 200 раз выше, чем на Земле.

Альтернативой существующей радиационной защиты на основе тяжелых металлов и гидридов легких металлов для космических ЯЭУ могут рассматриваться полимерные композиционные материалы. Однако, использование известных полимерных композитов (ПК) для радиационной защиты КЛА ограничено узким интервалом термостабильности (от -500С до 1200С), деградацией электрофизических и механических характеристик ПК при воздействии вакуумного ультрафиолета (ВУФ), быстрых электронов, протонов, атомарного кислорода и высокоэнергетического гамма- излучения. В связи с этим необходим новый подход к конструированию эффективной радиационной защиты для КЛА (в том числе с ЯЭУ) на основе полимерных композитов с повышенной радиационной и термической стойкостью, способных обеспечить радиационную безопасность персонала и бесперебойную работу бортовых электронных систем при пониженной массе радиационной защиты.

Наиболее перспективны композиты на основе полиимидов, наполненных высокодисперсными силикатами тяжелых металлов. Положительно зарекомендовали полиимидные пленки, которые находят применение в составе приборов аэрокосмической электроники. Несмотря на широкие исследования полиимидных композитов (стекло-, углепластики) и полиимидной пленки "Kapton-HN" фирмы Du Pont (США) для КЛА, отсутствуют данные по разработке радиационно-защитных полиимидных композитов, наполненных силикататом висмута состава силленита, обладающего рядом уникальных свойств (высокие радиационная стойкость и рентгеновская плотность, термостабильность при знакопеременных температурах в широком диапазоне (от -200° до 5000С), фоторефрактивной чувствительностью).

Актуальность работы определяется необходимостью разработки нового вида конструкционного радиационно-защитного полиимидного композита с повышенной радиационной и термической стойкостью в условиях космического пространства.

Связь работы с научными программами. Диссертационная работа выполнялась при поддержке Гранта ФЦП "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" по теме: "Конструкционные пожаробезопасные малоактивируемые материалы от нейтронного и гамма-излучения для транспортных ЯЭУ нового поколения" (№ 02.740.11.0474) и Соглашения по НИР между БГТУ им. В.Г. Шухова и Государственным "НИИ Центром подготовки космонавтов им. Ю.А. Гагарина" (НИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина) ГК "Роскосмос" № 56 от 15.11.2017 г.

Степень разработанности темы. Существующие методы синтеза силикатов висмута состава силленита проводятся при высоких температурах без учета коллоидно-химических основ физико-химических процессов, протекающих в водно-дисперсионном растворе. Не выявлены механизмы протекания топохимических реакций в силикатной системе Na2O-Bi2O3-SiO2 при нагревании в температурном интервале 100-500°С, не установлены

структурно-фазовые превращения силикатов висмута состава силленита, их температурная и радиационная стабильность.

В мировой практике не разработаны полимерные радиационно-защитные композиты, наполненные силикатом висмута с высокой стабильностью при эксплуатации в условиях жесткого воздействия космического пространства.

Цель работы - установление закономерности синтеза силикатов висмута из водных растворов метилсиликоната натрия и нитрата висмута (Ш) в температурном интервале 20-1000С с последующей термообработкой до 5000С, изучение структуры, морфологии синтезированных кристаллов силленита и создание на его основе полиимидного радиационно-защитного композита для космических ЯЭУ.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

- Исследование механизма взаимодействия водных растворов метилсиликоната натрия (МСН) и нитрата висмута (III), подкисленного азотной кислотой при 200С.

- Исследование структурно-фазового состава, морфологии и свойств синтезированного по золь-гель технологии тонкодисперсного силиката висмута состава силленита в температурном интервале 100-500°С.

- Разработка состава и технологии получения радиационно-защитного композита на основе полиимидной матрицы, наполненной тонкодисперсным силленитом.

- Исследование физико-механических, электрофизических, термических свойств разработанного композита и оценка его радиационной стойкости к имитационным космическим воздействиям (вакуумного ультрафиолета - ВУФ, знакопеременным температурам, высокоэнергетическим потокам быстрых электронов и гамма-излучению).

- Моделирование процессов взаимодействия быстрых электронов и гамма-излучения с радиационно-защитным композитом и экспериментальное определение его радиационно-защитных характеристик.

Научная новизна работы. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность ускоренного синтеза при 200С тонкодисперсных (до 0,01 мкм) твердых фаз (кремниевой кислоты и гидроксида висмута) с адсорбцией на их поверхности МСН из водных растворов МСН и нитрата висмута, подкисленного азотной кислотой при ультразвуковой обработке.

Выявлены закономерности физико-химических процессов и реакций силикатообразования, протекающих при твердофазовом взаимодействии компонентов в системе Ка20-Б1203-8Ю2 в температурном интервале 100-5000С, заключающиеся в том, что в интервале 100-200°С синтезируется метастабильный силикат висмута состава Б128Ю5 с тетрагональной кристаллической решеткой, который в интервале 300-5000С подвергается структурно-фазовым превращениям и трансформируется в стабильный силикат висмута состава силленита Б1128Ю20 с кубической кристаллической решеткой. При этом в интервале 400-5000С снижаются микроискажения, дефектность и плотность дислокаций в кристаллах силленита.

Показано, что образующийся метасиликат натрия игольчатого типа в температурном интервале 300-5000С модифицирует поверхность кристаллов силленита, повышая его термостойкость до 6500С.

Установлено, что механоактивация кристаллического силленита и аморфно-кристаллического полиимида в струйно-вихревой мельнице вызывает образование активных парамагнитных центров (ПМЦ) свободно-радикального (БьО* и -О*)-типов в силикате и активной формы кислорода в полиимиде, приводящее к молекулярным структурным перестройкам и твердо-фазовому взаимодействию компонентов.

Выявлены особенности формирования энергетических и числовых констант поглощения фотонного (рентгеновского и гамма)- излучений и корпускулярного потока (быстрых электронов) в защитных экранах из разработанного композита.

Теоретическая и практическая значимость работы. Предложены коллоидно-химические принципы проектирования силикатов висмута из

водных дисперсий низкомолекулярных кремнийорганических соединений на примере МСН и нитрата висмута (III).

Впервые синтезирован силикат висмута состава силленита при более низкой температуре (5000С), что на 100-1500С ниже по сравнению с известными аналогами.

Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена высокая эффективность разработанного способа получения конструкционного композиционного материала на основе высокодисперсных компонентов (силиката висмута состава силленита и полиимида) путем их совместной механоактивации в струйно-вихревой мельнице с последующим горячим прессованием.

Впервые разработан радиационно-защитный композит на основе полиимидной матрицы, наполненной тонкодисперсным силленитом для космических ЯЭУ и предложена технология его производства.

Рассчитаны физические константы взаимодействия

высокоэнергетических потоков быстрых электронов и гамма- излучения для разработанного защитного композита. Системные физические данные по радиационной защите оформлены по международному стандарту, что обеспечивает выполнение инженерных расчетов при проектировании конструкций защитных экранов для ЯЭУ космического назначения.

Техническая новизна синтеза силиката висмута состава силленита и получение на его основе полиимидного радиационно-защитного композита защищены двумя патентами РФ на изобретения.

Разработана технологическая инструкция И-11/27/02-18 получения радиационно-защитного композита ПК-65С, утвержденная в Государственном "НИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина" ГК "Роскосмос". Результаты диссертационной работы использованы в учебном процессе при подготовке инженеров по направлению 18.05.02 - "Химическая технология материалов современной энергетики".

Методология и методы исследования. Методология диссертационной работы основывается на результатах фундаментальных и прикладных исследований в области радиационного и космического материаловедения.

Исследование свойств материалов проводили с использованием методов термогравиметрии (ДТГ, ДТА), дифференциально-сканирующей калориметрии (ДСК), рентгенофазового и рентгенофлуоресцентного анализа (РФА, ХЯБ), растровой электронной микроскопии (РЭМ), ИК-спектроскопии, методом электронного парамагнитного резонанса (ЭПР).

Ядерно-физические исследования выполнены с использованием у-источников 137Сб и 60Со.

Положения, выносимые на защиту:

- Механизмы синтеза высокодисперсных твердых фаз в водных растворах МСН - нитрат висмута (III), подкисленного азотной кислотой.

- Структурно-фазовые превращения силикатов висмута и реакции силикатообразования в системе Ка20-В1203-ЗЮ2 в интервале 100-5000С.

- Состав, физико-химические и технологические особенности получения, термическая устойчивость полиимидного композита, наполненного тонкодисперсным силленитом.

- Физическое моделирование и экспериментальные исследования радиационной стойкости и радиационно-защитных характеристик разработанного композита по отношению к вакуумному ультрафиолету, потоку быстрых электронов, рентгеновскому и гамма - излучению в широком энергетическом спектре.

Достоверность полученных результатов. Достоверность полученных результатов обусловлена широким комплексом проведенных экспериментальных исследований по аттестованным методикам, ГОСТам, с использованием современного сертифицированного и поверенного оборудования Центра высоких технологий БГТУ им. В.Г. Шухова. Эксперименты проведены с использованием широкого спектра методов

исследований с достаточной воспроизводимостью, сходимостью теоретических и экспериментальных данных.

Апробация результатов работы. Основные положения работы представлены на: XLIV Международной Тулиновской конференции "Физика взаимодействия заряженных частиц с кристаллами" (г. Москва, МГУ, 2014); XVIII Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Химия и химическая технология в XXI веке» (г. Томск, ТПУ, 2016); XXVII Международном совещании "Радиационная физика твердого тела" (г. Севастополь, 2017); III Всероссийской научно-технической конференция "Материалы и технологии нового поколения для перспективных изделий авиационной и космической техники" (Москва, ВИАМ, 2017); Международной научно-практической конференции "Наукоемкие технологии и инновации" (Белгород, БГТУ им. В.Г. Шухова, 2017); VII Всероссийской научно-технической конференции с международным участием "Жизненный цикл конструкционных материалов" (Иркутск, ИНИТУ, 2017); 15 Международной школе-конференции "Новые материалы. Материалы инновационной энергетики: разработка, методы исследования и применение" (Москва, МИФИ, 2017).

Личный вклад автора. Результаты теоретических и экспериментальных исследований, представленные в диссертации, получены лично автором или при непосредственном его участии. Все разделы диссертационной работы выполнены лично автором.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 научных работ, в том числе 8 в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК РФ и изданиях, индексируемых в базе данных Scopus. Получено 2 патента РФ на изобретения.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из 115 наименований. Работа изложена на 146 страницах машинописного текста, включающего 50 рисунков, 22 таблицы и 5 приложений.

1 РАДИАЦИОННО-ЗАЩИТНОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ ДЛЯ КОСМИЧЕСКИХ СИСТЕМ. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ

Одна из первоочередных задач в освоении космоса - это создание космического транспортно-энергетического модуля на основе ядерной энергодвигательной установки (ЯЭДУ) [1].

С 2010 г. при поддержке Роскосмоса и Росатома в исследовательском Центре имени М.В. Келдыша развернут проект по созданию принципиально новых ядерных энергетических установок (ЯЭУ) для космических аппаратов.

Первый советский спутник с ядерной энергетической установкой (ЯЭУ) был разработан в 1964 г. Реактор "Ромашка" на быстрых нейтронах имел тепловую мощность 40 кВт. В 1970 г. в СССР разработана ЯЭУ "Бук", которая была установлена на спутнике Космос-367 (Ы"эл. =2,5 кВт). В 1987 г. разработана космическая ЯЭУ "Топаз" (N^.7 кВт). В СССР (России) до 1990 г. было запущено около 30 спутников с ЯЭУ. В США в 1965 г. был запущен единственный спутник с ядерным реактором SNAP-10A (N^=0,5 кВт), после чего работы по ядерной космической программе были прекращены до 2002 г [1].

Усложнение программ космических полетов требовало увеличения электрической мощности бортовых систем космических аппаратов. Возникла потребность в энергетических установках с непрерывной работой в течение 510 лет и уровнем электрической мощности в 100 кВт и более. Эту потребность для КЛА могут достичь только энергетические установки с ядерным реактором с меньшей массой в расчете на единицу вырабатываемой энергии (кг/кВт).

В рамках реализации проекта "Создание транспортно-энергетического модуля на основе космической ядерной электродвигательной установки (ЯЭДУ) 1 МВт класса" в 2017 г. в России создан первый в мире ядерный космический двигатель. Разработчик уникального проекта "НИКИЭТ" им. Доллежаля (г. Москва). Космическая ЯЭДУ предназначена для дальних космических полетов и длительной работы на орбите.

Радиационная безопасность космических ЯЭУ является основным принципом их использования в космическом пространстве. Должна быть обеспечена эффективная радиационная защита персонала космических аппаратов от внешнего космического излучения и от излучения самого ядерного реактора. Создание более легкой эффективной радиационной защиты - одна из основных проблем, ограничивающих возможность использования ЯЭУ в космосе.

Наиболее перспективные для КА в настоящее время являются материалы на основе полимерных пленок и композитов на их основе, достаточно устойчивых в условиях жесткого космического пространства [2-12].

1.1 Воздействие космического пространства на материалы

Космическое излучение разделяют на первичное и вторичное. Первичное космическое излучение - это поток элементарных частиц, которые приходят в атмосферу Земли из глубокого космоса. Оно состоит из протонов (около 91%), альфа-частиц (~ 6%), электронов (-1,5%), ядер тяжелых элементов (остальное). При взаимодействии космических частиц с атомами элементов в атмосфере Земли возникает вторичное космическое излучение, состоящее из протонов, электронов, заряженные частиц атомов [8]. Космическое излучение также включает в себя фотонное ионизирующее излучение (гамма-, рентгеновское, вакуумный УФ). Оказывает существенное влияние на материалы в космическом пространстве атомарный кислород, глубокий вакуум (на высоте 500 км давление составляет около 10- Па), невесомость, плазма, метеоритный поток, знакопеременные температуры и др.

Массопотери материалов в космическом пространстве являются важнейшими характеристиками для их оценки устойчивости в космосе. Особенностью массопотерь материалов в космосе является то, что часть ранее потерянных газовых частиц возвращается на поверхность материалов и данный эффект оценивается коэффициентом возврата. В космосе испарение

поверхностных слоев материалов происходит наиболее интенсивно в результате процесса сублимации. Этот процесс сопровождается не только потерей массы с поверхности материала, но и нарушением поверхностных свойств материала, в том числе механических, тепло- и электрофизических. При этом изменяется шероховатость поверхности материалов. Воздействие космического вакуума на материалы учитывается при их подборе для КА. В общем случае, при проектировании материалов различного функционального назначения для КА выбирают достаточно легкие, прочные, радиационно-стойкие к различным видам ионизирующих излучений и имеющие низкое газовыделение [12]. Сублимацию материалов можно существенно уменьшить путем фосфатирования, оксидирования для неметаллических материалов и нанесение металлических покрытий (А1, Аи ) для полимеров [11,12].

1.2 Особенности радиационной защиты для космических

летательных аппаратов

Условия космического полета характеризуются наличием специфических источников радиационной опасности для экипажей космических кораблей [13]. Опасность представляют космические высокоэнергетические фотонные излучения и корпускулярные ионизирующие частицы. Космические летательные аппараты (КЛА) имеют массовые ограничения. Одной из задач проектирования пилотируемых экспедиций на КЛА с ЯЭУ и ЯЭДУ является обеспечение радиационной безопасности [2-12].

Основные подходы к организации защиты наземных ядерных установок, а также используемых защитных материалов неприменимы в космосе в неизменном виде. Это объясняется большой массой наземной защиты, а также особенностями состава и радиобиологического действия космических излучений. Персонал наземных ЯЭУ подвержен воздействию потоков нейтронов и фотонов. Состав излучений, которые могут воздействовать на экипажи КЛА характеризуется большим многообразием заряженных частиц

(протоны, электроны, ядра гелия и других элементов) и их широким энергетическим спектром [13]. Потоки заряженных частиц в космосе подвержены значительным пространственно-временным колебаниям. В радиационных поясах Земли плотности потока заряженных частиц могут изменяться в десятки тысяч раз в зависимости от расстояния до Земли и сильно зависят от времени. Потоки солнечных космических лучей в значительной степени зависят от уровня солнечной активности. Изменения плотности потока заряженных частиц во внешнем пространстве могут привести к значительным изменениям мощности поглощенной дозы в обитаемых отсеках КЛА [13].

В отличие от наземных ЯЭУ, защита которых в большинстве случаев окружает источник излучения, защитная оболочка в космосе окружает экипаж. Таким образом, полностью исключается возможность использования принципа защиты расстоянием.

Трудностью проектирования радиационной защиты для космических летательных аппаратов, является необходимость учета вероятности превышения заданной величины дозы облучения экипажа. Необходимость такого учета обусловлена невозможностью точного прогноза солнечной активности на длительный промежуток времени и неизбежностью в этой связи применения статистических методов для оценок риска превышения допустимой дозы.

Из-за ограничения массово-габаритных характеристик, радиационная защита космического аппарата не может обеспечить снижения дозовых нагрузок на членов экипажа до уровня, принятого в качестве норм облучения персонала наземных ЯЭУ.

Основная группа стандартов радиационной безопасности экипажей КЛА принята в 1985г. Значения основных нормируемых величин для полетов различной длительности регламентирует ГОСТ 25645.215-85 "Безопасность радиационная экипажа космического аппарата в космическом полете".

Наличие на борту космического летательного аппарата ЯЭУ обусловливает появление ряда дополнительных требований по обеспечению

радиационной безопасности космического полета, связанных с необходимостью снижения до допустимого уровня воздействия ионизирующих излучений на экипаж. Наибольшие трудности, как и в случае эксплуатации наземных ЯЭУ вызывает снижение потоков нейтронов и гамма-квантов. Так как космическая среда практически не рассеивает нейтроны и у- излучение, для беспилотных аппаратов, как правило, используется теневая защита. Такая защита обеспечивает создание зоны с пониженным уровнем излучений в ограниченном объеме пространства [13].

В качестве материала нейтронной защиты обычно применяется гидрид лития [15,16]. В некоторых случаях слои нейтронной защиты, расположенные в непосредственной близости от реактора, изготавливаются из карбида бора или смеси карбида бора с алюминием. Для предотвращения утечки водорода гидрид лития заключается в герметичную оболочку, наполненную инертным газом.

При проектировании радиационной защиты рассчитывается ее толщина, необходимая для ослабления до заданного уровня потока нейтронов. Проверяется эффективность ослабления у- квантов. В случае превышения допустимого уровня, к нейтронной защите добавляются слои из тяжелых элементов, в основном из вольфрама, молибдена, ниобия [15-17]. Известны композиции, основанные на введении в гидрид лития порошкообразного вольфрама [17]. Использование тяжелых материалов для КЛА ограничено по массе.

Толщина слоев защиты пилотируемых космических аппаратов значительно больше по сравнению с беспилотными [13].

1.3 Полимерные композиционные материалы для космических

летательных аппаратов

В космических аппаратах для решения научных и прикладных задач широко используются различные полимерные материалы. При создании первой долговременной орбитальной станции "Салют" в 1971 г. впервые были

испытаны полимерные композиционные материалы (ПКМ) в условиях космического пространства (ФПК) [14,18-24]. Были использованы наружные стеклопластиковые оболочки из стеклопластика ВПС-7 толщиной 2мм. Эффективность защиты из полимерных композитов была подтверждена 20-летним опытом эксплуатации.

В 1977 г. КБ "Салют" ГК НПЦ им. М.В. Хруничева, РКК "Энергия" им. С.П. Королева и ФГУП "ВИАМ" ГНЦ РФ была разработана комплексная программа по исследованию старения ПКМ в условиях открытого космоса. Для испытаний были использованы стеклопластик ВПС-7В на основе эпоксидного связующего ЭДТ-10П, стеклопластик СК-5-211-Б, углепластик КМУ-3Л и органопластик Органит-7Т на эпоксифенолформальдегидном связующем 5-211 [20-23]. Образцы испытывались в открытом космосе в течение 686 суток. Оценка эффектов старения полимерных композитов определялась по потере массы, физико-механическим характеристикам, пористости,

газопроницаемости и структуре композита. В целом, материалы имели удовлетворительные характеристики.

На орбитальном космическом комплексе "Мир" в 1986 г. в качестве защитных экранов на внешней поверхности базовых модулей в системе терморегулирования были использованы двухслойные углепластиковые панели [20,23]. Анализировалось поведение углепластиков, экранированных стеклотканью, алюминиевой фольгой и слоем алюминиевого сплава АМГ6 от прямого воздействия ФКП. Деструкция полимерных композитов протекала на высоте КЛА 300-500 км при воздействии факторов космического излучения: вакуума (10- Па); УФ-излучения (100-400нм; 1,4кВт/м); изменения

П П 1Я 9 1

температуры (от -83 С до 127 С); потока атомарного кислорода (10 м- с- );

О Л 1 о л 1

потока протонов (0,1-4МэВ;10 м- с-); потока электронов (0,1-4 МэВ; 10 м- с-); гамма- квантов ( 0,5 рад/сут.).

Интенсивность космических частиц за пределами атмосферы Земли

л

составляет около 2 частицы/(см •с). При вспышках на Солнце интенсивность космических частиц резко возрастает [13].

Проведены успешные испытания в открытом космосе на борту орбитальной станции "Мир", функционирующей на низких околоземных орбитах полимерных материалов. Использованы полимерные материалы: полиэтилен низкой плотности; поливинилтриметилсилан [25]; полиимидные (ПМ-1Э) пленки, защищенные кварцевым стеклом толщиной 1,2 мм (пропускающие солнечный свет с длиной волны более 200 нм и поглощающий вакуумный УФ; фторполимерные пленки (Ф4-МБ, ЕБР-100А); двойные полиимид-фторполимерные пленки (ПМФ-351); односторонне алюминированные полиимидные пленки (ПМ-1УЭ-ОФ) [2-12].

Полимерные материалы и композиты на их основе в КА применяются в качестве жестких конструкций, например, в рефлекторных космических антеннах; подложках панелей солнечных батарей и рупорных антенн; для защиты электротехнических и электронных приборов КА в качестве электроизоляционных материалов; для изоляции трубопроводов, баков и других технических устройств; в качестве терморегулирующих покрытий. Металлизированные полимерные покрытия находят применение для создания космических зеркал в установках "солнечный парус" [2-12].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Павленко Алексей Вячеславович, 2019 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Афананьев, И. Б. Мировая пилотируемая космонавтика. / И. Б. Афананьев, Ю. М. Батурин, А. Г. Белозерский и др. - М. : РТСофт, 2006. - 752 с.

2. Ананьева, О. А. Исследование свойств и структуры полиимидных и двухслойных фторполиимидных пленок, экспонированных на орбитальной космической станции Мир / О. А. Ананьева, В. К. Милинчук, Д. Л. Загорский // Химия высоких энергий. - 2007. - Т. 41. - № 4. - С. 271-276.

3. Милинчук, В. К. Основы радиационной стойкости органических материалов. / В. К. Милинчук, Э. Р. Клиншпонт, В. И. Тупиков -М. : Энергоатомиздат, 1994. - 256 с.

4. Своллоу, А. Радиационная химия. / А. Своллоу, - М.: Атомиздат, 1976. - 278 с.

5. Милинчук, В. К. Деградация полимерных материалов на орбитальной космической станции / В. К. Милинчук, Э.Р. Клиншпонт, И.П. Шелухов - «Мир» // Известия вузов. Сер. Ядерная энергетика. - 2002. - №2. -С.108 - 118.

6. Таранова, Т. А. Анализ деградации термопокрытия АК-512 в условиях орбитального полета / Таранова Т. А. // Калуга. ЦПК. - 2004. - С. 195.

7. Пасевич, О. Ф. Исследование свойств и структуры полиимидных пленок после воздействия ФКП низких земных орбит / О. Ф. Пасевич //М. -НИИФХ. - 2006. - 22 с.

8. Акишин, А. И. Физические процессы на поверхности искусственных спутников Земли / А. И. Акишин, Л.С. Новиков М. - МГУ, 1987. - С. 3-42.

9. Ананьева, О. А. Исследование свойств и структуры фторполимерных пленок после экспонирования на космической станции Мир /

О. А. Ананьева, В. К. Милинчук, В. К. Клиншпонт // Калуга. Материалы конф. памяти К.Э Циолковского. -2004. - С. 186-187.

10. Ананьева, О. А. Исследование односторонне алюминированных полиимидных пленок, экспонированных на станции Мир / О. А. Ананьева, В. К. Милинчук // Химия высоких энергий. - 2007. - Т.41.

11. Акишин, А. И. Воздействие электронных потоков на защитные покрытия солнечных батарей / А. И. Акишин, В. Б. Байкальцев, Ю.И. Тютрин М.: Атомиздат, 1991. - 69 с.

12. Нусинов, М. Д. Космический вакуум и надежность космической техники / М. Д. Нусинов // М. -Знание, 1986. - 64 с.

13. Коваленко, В. А. Применение полимерных композиционных материалов в изделиях ракетно-космической техники как резерв повышения массовой и функциональной эффективности / В. А. Коваленко, А. В. Кондратьев // Авиационно-космическая техника и технология. - 2011. - №5 (82). - С. 14-20.

14. Атомная энергия в освоении космоса // Вопросы материаловедения. 2010. — №2. - ЦНИИ КМ «Прометей» .http://www.proatom.ru.

15. Пат. № 2137225 Российская Федерация, МПК G 21 С 11/02. Способ изготовления многокомпонентной защиты с гидридом лития / А.Г. Еремин, патентообладатель: Государственное предприятие «Красная Звезда». -№ 97111908/25. - заявл. 08.07.97. - опубл. 10.09.99.

16. Заявка 93016635 Российская Федерация, МПК G 21 С 11/02. Радиационная защита космической ядерной энергетической установки/ А. Г. Еремин, Л. С. Коробков, А. П. Шибасов заявитель ГП «Красная Звезда». -Б.И. - опубл. 20.07.95.

17. Куландин, А. А. Основы теории, конструкции и эксплуатации космических ЯЭУ / А. А. Куландин // Л. - Энергоатомиздат, 1997. - 225 с.

18. Саморядов, А. В. Высокотермостойкий конструкционный термопласт на основе полиимида / А. В. Саморядов //Российский химический журнал. -2006. - т. - №5. - С. 91-100.

19. Штейнберг, Е. М. Снижение экологической опасности радиационного облучения с использованием полимерных композиционных материалов / Е. М. Штейнберг, Л. А. Зенитова // Вестник Казанского технологического ун-та. -2012. - №8. - С. 67-71.

20. Гойхан, М. Я. Свойства термостойких полиимидных связующих и углепластиков на их основе / М. Я. Гойхан, М. М. Котон и др. // Журнал прикладной химии. - 1990. - Т. 63. - №1. -С. 82-87

21. Каблов, Е. Н. Свойства полимерных композиционных материалов после воздействия открытого космоса на околоземных орбитах. / Е. Н. Каблов, О.В. Старцев, И.Г. Деев, Е.Ф. Никишин // «Все материалы. Энциклопедический справочник» М.: - ВИАМ. - 2012. - №10. - С. 40-45.

22. Раскутин, А. Е. Проблемы создания конструкционных углепластиков с повышенной термоокислительной стойкостью / А. Е. Раскутин, Т. В. Панина // Авиационные материалы и технологии. Научно-технический сборник. 2002. -№3. - С. 18-23.

23. Юдин, В. Е. Частично кристаллические полиимиды в качестве связующих для углепластиков / В. Е. Юдин, В. М. Светличный, В. В. Кудрявцев и др.// Высокомолекулярные соединения. - 2002. - Т.44. - №6. - С. 112-116.

24. Каблов, Е. Н. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года / Е. Н. Каблов // Авиационные материалы и технологии. - ВИАМ. - 2012. - №5. - С. 7-17.

25. Акишин, А. И. Развитие космического материаловедения в НИИЯФ МГУ. 50 лет НИИ ядерной физики / А. И. Акишин // М. - МГУ. - 1997. - С. 87-234.

26. Ромашкова, К. А., Кузнецов Ю. П., Гофман И. В. // ЖПХ. - 2007. -№80 (12). - С. 2064-2070.

27. Котон, М. М. Развитие исследований в области высокотермостойких полимеров - ароматических полиимидов / М. М. Котон, В. В. Кудрявцев //

Синтез, структура и свойства полимеров. ИВС АН СССР. - Л. - Наука. - 1989.

- С. 7-15.

28. О развитии исследований по ароматическим полиимидам и их применению в технике в Институте высокомолекулярных соединений АН СССР // Вести. АН СССР. - 1985. - №1. - С. 3-8.

29. Sasaki, S. Optical properties of perfluorinated polyimides at the wave lengths of optical communications / S. Sasaki // Proceedings of 5th International conference «Polyimides, new trends in polyimide science and technology». 02.1104.11.1994. Ellenville. N.Y. USA. -1994. - 11 p.

30. Бюллер, К. У. Тепло и термостойкие полимеры / К. У. Бюллер // Перевод с немецкого, под редакцией Я. С. Выгодского // М.: - Химия, 1984. -1056 с.

31. Михайлин, Ю. А. Термоустойчивые полимеры и полимерные материалы / Ю. А. Михайлин // СПб. - 2006. - 610 с.

32. Yudin, V. Effects of Nanofiller Morphology and Aspect Ratio on the Rheo-Mechanical Properties of Polyimide Nanocomposites / V. Yudin // Express Polymer Lett. 2008. 2(7). - C. 485- 493.

33. Крутько, Э. Т. Перспективные пути создания новых термостойких материалов на основе полиимидов / Э. Т. Крутько, Н. Р. Прокопчук // Химия и технология органических веществ, материалов и изделий. 2013. - №4. - С. 145-149.

34. Zainul, Huda, Prasetyo Eddi. Materials selection in design of structures and engines of supersonic aircrafts: a review // Materials & Desing. 2013. V. 46. P.

- 552-560.

35. Гращенков, Д. В. Стратегия развития композиционных и функциональных материалов / Д. В. Гращенков, Л. В. Чурсова // Авиационные материалы и технологии. -2012. - №8. С. 231-242.

36. Kalugina, E. V. Thermal Stability of Engineering Heterochain Thermoresistant Polymers / E. V. Kalugina // New Concepts in Polymer Science. Boston: Utrecht. 2004. - 280 p.

37. Коршак, В. В. Поведение полиимидов на основе анилинфталения и пиромеллитового диангидрида под действием у-излучений / В. В. Коршак // Высокомолекулярные соединения. - 1980. - т. - 22. - №11. - С. 2559-2566.

38. Раскутин, А. Е. Углепластики и стеклопластики нового поколения / А. Е. Раскутин, И. И. Соколов // Труды ВИАМ. - 2013. - №4. (viam-works.ru).

39. Бугров, А. Н. Распределение наночастиц диоксида циркония в матрице полиимида / А. Н. Бугров, Е. Н. Власова // Высокомолекулярные соединения. - 2012. - Т. 54. - №10. - С. 1566-1575.

40. Тростянская, Е. Б. Углепластики на основе полимеризующихся имидов. / Е. Б. Тростянская, Ю. А. Михайлин, Л. Ф. Хохлова // Вопросы авиационной науки и техники. Сер. Авиационные материалы. М.: - ВИАМ. -1985. - С.12-19.

41. Мухаметов, Р. Р. Новые полимерные связующие для перспективных методов изготовления конструкционных волокнистых ПКМ / Р. Р. Мухаметов, К. Р. Ахмадиева, Л. В. Чурсова // Авиационные материалы и технологии. -2011. - №2. - С. 38-42.

42. Краснов, Е. П. Механизм термического разложения ароматических полиимидов различного химического строения / Е. П. Краснов, В. П. Аксенова, С. Н. Харьков, С. А. Баранова // Высокомолекулярные соединения. Серия А. - 1970. - Т. 12. - №4. - С. 873-884.

43. Рафиков, С. Р. Изучение термического и термоокислительного старения и стабилизации полиимидов / С. Р. Рафиков, И. А. Архипова, Н. И. Букетова // Высокомолекулярные соединения. Серия Б. - 1970. - т. 12. - №3. - С. 234-237.

44. Виноградова, С. В. Кардовые полигетероарилены. Синтез, свойства и своеобразие. / С. В. Виноградова, В. А. Васнев, Я. С. Выгодский // Успехи химии. - 1996. №65(3) . - С. 266-295.

45. Новаков, И. А. Изучение особенностей термоокислительной деструкции полиимидов / И. А. Новаков, Б. С. Орлинсон, Р. В. Брунилин // Химия и технология полимерных материалов. - 2007. - №3. - С. 82-89.

46. United States Patent, Int. Cl. B32B 5/16, B32B 27/08. Radiation protection material method for production of a radiation protection material and use of the same Axel Thiess, Monchengladbach (DE), Clemens Reizel, Ulm (DE), №7645506. / Filed, Jan. 24. 2008, Patented: Jan. 12. 2010.

47. Бессонов, М. И. Полиимиды - класс термостойких полимеров / М. И. Бессонов, М. М. Котон, В. В. Кудрявцев, Л. А. Лайус // Л. - Наука, 1983. -328 с.

48. Тютнев, А. П. Электрические явления при облучении полимеров / А. П. Тютнев, А. В. Ванников, С. Г. Мингалеев, В. С. Саленко // М.: -Энергоатомиздат, 1985. - 176 с.

49. Бартенев, Г. М. Действие облучения на диэлектрические свойств и структуру полиимида / Г. М. Бартенев, С. Н. Каримов // Высокомолекулярные соединения. - 1977. - Т. 19(А). - №10. - С. 2217-2223.

50. Акрачкова, Л. Л. Старение полиимидных пленок под действием в -излучения / Л. Л. Акрачкова, Ю. Н. Титко, Э. Э. Финкель // Пласт. массы. -1977. - №4. - С. 34-35.

51. Пикаев, А. К. Современная радиационная химия / А. К. Пикаев // М.:

- Наука, 1985. - 375 с.

52. Милинчук, В. К. Радиационная химия. / В. К. Милинчук // Мир, 2000.

- Т. 6. №4. - С. 24-30.

53. Милинчук, В. К. Основы радиационной стойкости органических материалов / В. К. Милинчук // М. - Энергия, 1994. - 256 с.

54. Милинчук, В. К. Радиационная стойкость органических материалов / В. К. Милинчук // М.- Энергоатомиздат, 1986. - 272 с.

55. Бюллер, К. У. Тепло-и термостойкие полимеры / К. У. Бюллер // М. Химия, 1984. - 530 с.

56. Михайлин, Ю. А. Термоустойчивые полимеры и полимерные материалы / Ю. А. Михайлин // СПб. - Профессия, 2006. - 623 с.

57. Тагер, А. А. Физико-химия полимеров / А. А. Тагер // М.: - Научный мир, 2007. - 576 с.

58. Ванников, А. В. Радиационные эффекты в полимерах. Электрические свойства / А. В. Ванников, В. К. Матвеев, В. П. Сичкарь, А. П. Тютнев // М. -Наука, 1982. - 272 с.

59. Химическая энциклопедия // М., 1988. - т. 1. - С. 379-381.

60.Свойства элементов // Справочник. Под ред. Дрица М. Е. // М., Металлургия. - 1985. - 672 с.

61. Машкович, В. П. Защита от ионизирующих излучений. / Машкович В. П. - М.: -Энергоатомиздат, 1982. - 296 с.

62. Бродер, Д. Л. Бетон в защите ядерных установок. / Д. Л. Бродер //М.:

- Атомиздат, 1993. - С. 21-57.

63. Ма, Б. М. Материалы ядерных энергетических установок (пер. с англ.). / Б. М. Ма - М.:- Энергоатомиздат, 1987. - 408 с.

64. Жуков, В. П. Электронная структура и химическая связь в полиморфных модификациях оксида висмута / В. П. Жуков, В. М. Жуковский,

B. М. Зайнуллина, Н. И. Медведева // Журнал структурной химии. - 1999. - т. 40. -№6. - С. 1029-1036.

65. Орлов, В. Г. Аномалии физических свойств а-формы оксида висмута / В. Г. Орлов, А. А. Буш, С. А. Иванов, В. В. Журов // Физика твердого тела. -1997. - т. 39. - №5. - С. 865-870.

66. Юхин, Ю. М. Висмутовые соединения и материалы / Ю. М. Юхин, Ю. И. Михайлов // Журнал неорганической химии. - 1993. - т. 38. - №3. - С. 559-560.

67. Орлов, В. Г. Аномалии физических свойств у-формы оксида висмута / В. Г. Орлов, А. А. Буш, С. А. Иванов // Физика твердого тела. - 1997. - т. 39.

- №5. - С. 865-870.

68. Лопаткин, С. В. Влияние структурных характеристик оксида висмута (III) на некоторые электрофизические свойства оксидноцинковых варисторов /

C. В. Лопаткин, В. В. Власов, А. Г. Данилов, Б. Г. Данилов, М. А. Кручинин // Успехи прикладной физики. - 2013. - Т. 1. - №1. - С. 105-110.

69. Юхин, Ю. М. Химия висмутовых соединений и материалов / Ю. М. Юхин, Ю. И. Михайлов // Новосибирск: Издательство СО РАН. - 2001. - 360 с.

70. Радаев, С. Ф. Структура силленитов и атомные механизмы изоморфных замещений в них / С. Ф. Радаев, В. И. Симонов // Кристаллография. - 1992. - Т. - 37. 915 с.

71. Кононова, С. В. Нанокомпозит на основе полиамидоимида с гидросиликатными наночастицами различной морфологии / С. В. Кононова, Э. Н. Корыткова, К. А. Ромашкова, Ю. П. Кузнецов, И. В. Гофман, В. М. Светличный, В. В. Гусаров // ЖПХ. - 2007. - 80(12). - С. 2064-2070.

72. Молчан, Н. В. Взаимодействие кремния с химическими элементами, образующими с ним бинарные соединения / Н. В. Молчан, Ю. Р. Кривобородов, В. И. Фертиков // Техника и технология силикатов. - 2017. - Т. 24, № 4. - С. 11-17.

73. Перевислов, С. Н. Соосаждение оксидов из раствора солей на поверхность частиц карбида кремния / С. Н. Перевислов, И. Б. Пантелеев, С. В. Вихман, О. А. Кожевников, М. В. Томкович // Огнеупоры и техническая керамика. - 2015. - № 9. - С. 9-16.

74. Малиновский, В. К. Фотоиндуцированные явления в силленитах / В. К. Малиновский, О. А. Гудаев, В. А. Гусев, С. И. Деменко // Наука. Новосибирск, 1990. - 160 с.

75. Афанасьев, Ю. Б. Фотопроводящие свойства силленитов, выращенных в бескислородной атмосфере / Ю. Б. Афанасьев, В. В. Куликов, Е. В. Мокрушина, А. А. Петров, И. А. Соколов // Письма в ЖТФ. - 1997. - Т. -23.- № 17.- С. 28-32.

76. Клебанский, Е.О. Тонкие золь-гель пленки силиката висмута / Е.О. Клебанский, А. Ю. Кудзин, В. М. Пасальский, С. Н. Пляка, Л. Я. Садовская, Г. Х. Соколянский // Физика твердого тела. - 1999. - Т. 41. - Вып. 6 - С. 10031005.

77. Павлова, Е. А. Синтез и исследование стеклокристаллических покрытий для графитизированных материалов / Е. А. Павлова, И. Б. Пантелеев, Е. Н. Смирнова, А. Ю. Постнов // Огнеупоры и техническая керамика. - 2014. - № 11-12. - С. 24-28.

78. Молчан, Н. В. Межмолекулярные взаимодействия в двухкомпонентных оксидных системах с SЮ2 / Н. В. Молчан, Ю. Р. Кривобородов, В. И. Фертиков // Техника и технология силикатов. - 2018. - Т. 25, № 3. - С. 80-84.

79. Борило, Л. П. Синтез и свойства пленок на основе системы SiO2-В1203 / Л. П. Борило, А. Г. Мальчик, С. А. Кузнецова, В. В. Козик, А. В. Заболотская //Журнал неорганической химии. 2014. - Т. 59. - №10. - С. 12991302.

80. Зырянов, В. В. Структура и термическое поведение метастабильных силленитов, полученных механохимическим синтезом / В. В. Зырянов // Журнал структурной химии. - 2004. - Т. 45. - №3. - С. 480-490.

81. Ильинский, А. В. Магнитооптические эффекты в нелегированных кристаллах силиката висмута В112Б1020 / А. В. Ильинский, Р. А. Кастро, Л. А. Набиуллина // М.: Известия РГПУ. - 2013. - С. 17-31.

82. Михеев, Е. В. Определение электрокинетического потенциала / Е. В. Михеев, Н. П. Пикула // Томск, 2009. - 16 с.

83. Воюцкий, С. С. Коллоидная химия / С. С. Воюцкий // Курс коллоидной химии, 1975. - 240 с.

84. Пасечник, О. Ф. Исследование свойств и структуры полиимидных пленок после взаимодействия факторов космического пространства низких земных орбит / О. Ф. Пасечник // Обнинск, 2006. — 113 с.

85. Гусев, Н. Г., Ковалев Е. Е., Машкович В. П., Суворов А. П. Защита от ионизирующих излучений. Защита от излучений ядерно-технических установок. / Н. Г. Гусев, Е. Е. Ковалев, В. П. Машкович, А. П Суворов // М.: Энергоатомиздат, 1990. - Т. 2. - 220 с.

86. Козлов, В. Ф. Справочник по радиационной безопасности / В. Ф Козлов // М.: Атомиздат, 1977. - С. 20-45.

87. Соболевский, М. В. Свойства и области применения кремнийорганических продуктов / М. В. Соболевский // М.: Химия, 1985. - 295 с.

88. Брегг, У. Кристаллическая структура минералов / У. Брегг //М.: Мир, 1967. -410 с.

89. Миловский, А. В. Минералогия и петрография / А. В. Миловский // М.: Недра, 1985. - 432 с.

90. Чукин, Г. Д. Химия поверхности и строение дисперсного кремнезема / Г. Д. Чукин //М.: Принта, 2008. - 172 с.

91. Балдев, Р. Применение ультразвука / Р. Балдев // М.: Техносфера, 2006. - 575 с.

92. Шестаков, С. Д. Основы технологии кавитационной дезинтеграции / С. Д. Шестаков // М.: Ева-пресс, 2001. - 173 с.

93. Горшков, В. С., Тимашев В. В. Методы физико-химического анализа силикатов / В. С. Горшков, В. В. Тимашев // М.: Высшая школа, 1981. - 335 с.

94. Горелик, С. А. Рентгенографический и электронно-оптический анализ / С. А. Горелик, Ю. А. Скаков, Л. Н. Расторгуев // М.: МИСИС, 2002. -360 с.

95. Накамото, К. ИК-спектры и спектры КР неорганических и координационных соединений / К. Накамото // М.: Мир, 1991. — 536 с.

96. Медведев, Е. Ф. Особенности инфракрасного спектрального анализа стеклообразующей шихты, содержащей борную и кремниевую кислоты. / Е. Ф. Медведев // Стекло и керамика. - 2007. - № 4. -С. 7-11.

97. Беллами, Л. ИК-спектры сложных молекул / Л. Беллами // М.: Наука, 1963. -214 с.

98. Миркин, Л. И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов / Л. И. Миркин // М.: Госиздат. физ.-мат. Литературы, 1961. -864 с.

99. Wiehl, L. Structural compression and vibrational properties of Bi2SiO20 sillenite from experiment and theory / L. Wiehl, A Friedrich, E. Haussuh //Journal of Physics: Condensed Matter. - 2010. - Vol.22. - № 50. - 16 p.

100. Малыхин, Д. Г. Определение плотности дислокаций по рентгеновскому анализу микроискажений в поликристаллических материалах / Д. Г. Малыхин, В. В. Корнеева // Вюник Харьювского ушверситету. Серiя фiзична. -2010. - Вып. 1. - № 887. - С. 115-117.

101. Годовиков, А. В. Минералогия / А. В. Годовиков // М.: Недра, 1983. - 647 с.

102. Зейдель, А. Н. Атомно-флуоресцентный анализ / А. Н. Зейдель // Л.: Химия, 1983. - 128 с.

103. Ахмед, К. А. Исследование методом ЭПР парамагнитных центров, образующихся при механическом разрушении боратных стекол / К. А. Ахмед, В. А. Закревский //Физика и химия стекла. - 1976. - №2. - С. 388-391.

104. Прокопчук, Н. Р. Исследование термостойкости полимеров методом дериватографии / Н. Р. Прокопчук // Вестник АН БССР. Сер. Хим. Наук. -1984. - № 4. - С. 119-121.

105. Акишин, А. И. Эмиссионные процессы при электрическом пробое радиационно-заряженных диэлектриков / А. И. Акишин // ФХОМ. - 1998. -№5. - С. 25-31.

106. Новиков, Л. С. Радиационные воздействия на материалы космической техники / Л. С. Новиков - М.: Университетская книга, 2010. - 192 с.

107 Акишин, А. И. Воздействие на материалы и элементы космических аппаратов вакуума, частиц ионосферной плазмы и солнечного УФ-излучения / А. И. Акишин, Л. С. Новиков, В. Н. Черник Энциклопедия. М: НИИ «ЭНЦИТЕХ».-2000. - С.100-138.

108. Пшеничный, Г. А. Воздействие излучений с веществом и моделирование задач ядерной геофизики. / Г. А. Пшеничный - М.: Энергоиздат, 1982. - 221 с.

109. Мякин, С. В. Исследование радиационной стойкости пленок полиимида под воздействием высоких доз ускоренных электронов / С. В. Мякин, М. М. Сычев, А. Л. Заграничек // Известия С. Петербургского технологического института (ТУ). - 2012. - № 14. - С. 36-40.

110. Шувалов, В. А. Потери массы полиимидных пленок космических аппаратов при воздействии атомарного кислорода и вакуумного ультрафиолетового излучения / В. А. Шувалов, Н. И. Письменный, Г. С. Кочубей // Космические исследования. - 2014. - Т. 52. - № 2.- С. 106 - 112.

111. Мухин, К. Н. Экспериментальная ядерная физика. / К. Н. Мухин-М.: Энергоатомиздат, 1993. - Т.1. - 408 с.

112. Официальный сайт программы Geant 4 [web-сай^-Режим доступа: http://geant 4.cern.ch/ (15/06/2012).

113. Наумов, В.А. Решение задач физики реакторов методом Монте-Карло / В. А. Наумов //М.: Атомимздат, 1978. - 95 с.

114. Иванов, В. Г. Радиационная полимеризация. / В. Г. Иванов // Л. Химия, 1967. - 232 с.

115. Арбузов, В. И. Основы радиационного материаловедения / В. И Арбузов -С.Петербург: СПбГУ. - 2008. - 284 с.

ПРИЛОЖЕНИЯ

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

(19)

1*и

(И)

2 643 563(13) С1

о

со ш ю со

(О см

I) ОС.

(51) МПК СОЮ 29/00 (2006.01) СО1В 33/20 (2006.01) В22Р 9/24 (2006.01) СЗОВ 29/34 (2006.01)

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

(52) СП К

СОЮ 29/00 (2017.08); С01В 33/20 (2017.08); В22Р 9/24 (2017.08); В22Р 9/002 (2017.08); В22Р 2302/25 (2017.08); В22Р2304/058 (2017.08); В22Р2998/10 (2017.08); СЗОВ 29/34 (2017.08); С01Р2002/60(2017.08)

(21 )(22) Заявка: 2017120626, 13.06.2017

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

13.06.2017

Дата регистрации:

02.02.2018

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 13.06.2017

(45) Опубликовано: 02.02.2018 Бюл. № 4

Адрес для переписки:

308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46, БГТУ им. В.Г. Шухова, отдел создания и оценки объектов интеллектуальной собственности

(72) Автор(ы):

Ястребинский Роман Николаевич (1Ш), Павленко Алексей Вячеславович (1Ш), Черкашина Наталья Игоревна (1Ш)

(73) Патентообладатель(и): федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" (1Ш)

(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: КЛЕБАНСКИЙ Е.О. и др. Тонкие золь-гель пленки силиката висмута, "ФТТ", 1999, т.41, вып.6, стр.1003-1005. Ш 20060204423 А1, 14.09.2006. иЭ 20100006768 А1, 14.01.2010. СИ 102351513 А, 15.02.2012.

О

(54) способ получения порошка кристаллического соединения силиката -а

висмута в; 12 ею 20

(57) Реферат:

Изобретение относится к области получения порошка кристаллического соединения Вц25Ю2о и может быть использовано в радиоэлектронике для создания электро- и магнито-оптических модуляторов лазерного излучения. Синтез В] 1 гБЮго осуществляют растворением пятиводного нитрата висмута в ацетоне при комнатной температуре, добавлением кремнийорганической жидкости в виде водно-спиртового раствора метилсиликоната натрия, перемешиванием в течение не более 5 мин с

последующим центрифугированием суспензии, отмывкой осадка дистиллированной водой до

отсутствия следов ионов и термообработкой осадка при температуре не менее 300°С. Изобретение обеспечивает повышение технологичности за счет снижения времени и температуры синтеза В1 ^Юго, придание поверхности порошка гидрофобности (способности не смачиваться водой), а также повышение симметрии кристалла В1125102о- ' табл., 1 пр.

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

(19)

ни

(11)

2 673 336(13) С1

(51) МПК

агшшо (2006.01)

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

(52) СПК

вгш 1/10(2006.01)

со со со со N.

ш см

ОН

(21 )(22) Заявка: 2017136496, 16.10.2017

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

16.10.2017

Дата регистрации:

26.11.2018

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 16.10.2017

(45) Опубликовано: 26.11.2018 Бюл. № 33

Адрес для переписки:

308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46, БГТУ им. В.Г. Шухова, отдел создания и оценки объектов интеллектуальной собственности

(72) Автор(ы):

Павленко Вячеслав Иванович (1Ш), Лончаков Юрий Валентинович (1Ш), Дерябин Юрий Алексеевич (1Ш), Черкашина Наталья Игоревна (1Ш), Ястребинский Роман Николаевич (1Ш), Дерябин Алексей Юрьевич (1Ш), Павленко Алексей Вячеславович (1Ш), Манаев Владимир Алексеевич (1Ш)

(73) Патентообладатель(и): федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им В.Г. Шухова" (1Ш),

федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-исследовательский испытательный центр подготовки космонавтов имени Ю.А. Гагарина" (ГШ)

(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: А.В.ПАВЛЕНКО и др. Расчет коэффициентов пропускания быстрых электронов при прохождении через полимерный полиимидный композиционный материал, наполненный силикатом висмута, #5, 28.04.2017.1Ш 2515493 С1,10.05.2014. 8и 416761 А1, 25.02.1974. Яи 2187855 С2, 20.08.2002. ив 20050258404 А1, 24.11.2005. ив 20070122543 А1, 31.05.2007.

(54) ПОЛИМЕРНЫЙ КОМПОЗИТ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ КОСМИЧЕСКОЙ РАДИАЦИИ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области космического материаловедения, в частности к разработкам материалов, обеспечивающих дополнительную защиту элементной базы, отдельных узлов и блоков радиоэлектронной аппаратуры от повреждающего воздействия

Стр. 1

ионизирующего излучения космического пространства. Полимерный композит для защиты от космической радиации включает полимерное связующее и модифицированный

висмутсодержащий наполнитель при следующем соотношении компонентов: полиимид - 25-46

Я С

го о> -ч со со со О)

о

мас.%; модифицированный силикат висмута В1|25Ю2о - 54-75 мас.%. Способ получения полимерного композита для защиты от космической радиации включает смешение компонентов, загрузку в пресс-форму с

дальнейшем нагревом, прессование и отжиг. Изобретение позволяет получить полимерный композит для защиты от космической радиации с широким температурным диапазоном эксплуатации и высокими прочностными характеристиками. 2 н.п. ф-лы.

О

СО

со со со г*. со см

3

а:

го о> -м со СО со О)

о

Каталог физических констант ослабления фотонного излучения композитом ПК-65С

Расчеты выполнены по методу Монте - Карло

(ц/р)вв - массовый коэффициент ослаблния для некогрентного рассеяния

на связанных электронах. (ц/р)™ - массовый коэффициент ослабления для некогрентного рассеяния

на свободных электронах. (ц/р)к - массовый коэффициент ослабления для образования пар. (ц/р)т - массовый коэффициент ослабления образования для фотоэффекта.

(ц/р) - массовый коэффициент ослабления узкого пучка. (ц/р^-соь - массовый коэффициент ослабления без учета когерентного рассеяния.

(ц/р)а - массовый коэффициент ослабления для поглощения у-квантов.

(ц/р)сп - массовый коэффициент ослабления для поглощения энергии у-квантов.

Таблица 1. Фотонные сечения композита ПК-65С

Е, МэВ (Ц/р)вБ (ц/р)кк (ц/р)к (ц/р)т (ц/р)1 (ц/рХсоИ (ц/р)а (Ц/р)еп

0.01 0.16 0.07 0 95.2 99.0 95.2 95.2 95.20

0.01 0.16 0.08 0 84.0 87.1 84.0 84.0 63.28

0.02 0.16 0.09 0 63.4 65.3 63.4 63.4 50.59

0.03 0.15 0.10 0 21.7 22.8 21.9 21.7 18.84

0.04 0.15 0.11 0 10.1 10.9 10.2 10.1 9.08

0.05 0.14 0.11 0 5.49 6.09 5.61 5.50 5.06

0.06 0.14 0.11 0 3.35 3.81 3.46 3.35 3.13

0.08 0.13 0.11 0 1.50 1.83 1.62 1.52 1.44

0.10 0.13 0.11 0 3.98 4.24 4.09 4.01 1.59

0.15 0.11 0.11 0 1.37 1.55 1.48 1.39 0.84

0.20 0.10 0.10 0 0.64 0.78 0.74 0.66 0.47

0.30 0.09 0.09 0 0.22 0.33 0.31 0.24 0.20

0.40 0.08 0.08 0 0.11 0.20 0.19 0.13 0.12

0.50 0.07 0.07 0 0.06 0.14 0.14 0.09 0.08

0.60 0.07 0.07 0 0.04 0.11 0.11 0.07 0.06

0.80 0.06 0.06 0 0.02 0.08 0.08 0.05 0.04

1.00 0.05 0.05 0 0.01 0.07 0.07 0.04 0.04

1.50 0.04 0.04 0 0.006 0.05 0.05 0.03 0.03

2.00 0.04 0.04 0.001 0.004 0.04 0.04 0.03 0.02

3.00 0.03 0.04 0.014 0.002 0.05 0.04 0.03 0.02

4.00 0.02 0.02 0.015 0.001 0.04 0.04 0.03 0.02

5.00 0.02 0.02 0.020 0.001 0.04 0.04 0.03 0.02

Приложение Г

Государственная Корпорация по космической деятельности «Роскосмос»

ФГБУ «Научно-исследовательский испытательный центр подготовки космонавтов

имени Ю.А. Гагарина»

'УТВЕРЖДАЮ'

'УТВЕРЖДАЮ"

Заместитель начальника ФГБУ «НИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина»

Ю.И. Маленченко

Г2_2018

11рорект БГ'Г

учнои работе

ва, д.т.н., проф.

^«1*: Шу 1-.И. Евтушенко

« » А? /х7 2018

■

ЕРНЫИ КОМПОЗИТ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ КОСМИЧЕСКОЙ РАДИАЦИИ. ПОРЯДОК ПРИГОТОВЛЕНИЯ

Инструкция И-11/27/02-18

СОГЛАСОВАНО:

от «НИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина» Начальник научного управления

« Л (/

АА /А.А.Курицын 2018

РАЗРАБОТАНО:

от БГТУ им. В.Г. Шухова Директор центра радиационного контроля, д.т.н., доцент

7 Р-Н. Ястребинский

<19» декабря ^018

Ц Л

Ведущий инженер

у/

С

А.В. Павленко

3

к.т.н., доце!

Н.И. Черкашина

у У ^

Ведущий ийженер >у-> --' В.А. Манаев

Москва - 2018

"УТВЕРЖДАЮ"

Первый Проректор БГТУ им. В.Г. Шухова д.т.н., профессор

Шаповалов

2019 г.

Акт

использования в учебном процессе результатов диссертационной работы соискателя ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.17.11 - "Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов" Павленко A.B. на тему: "Закономерности формирования кристаллов силикатов висмута в системе Na20-Bi203-Si02 и получение на его основе радиационно - защитного полиимидного композита"

Комиссия в составе заместителя директора химико-технологического института (ХТИ) по учебной работе БГТУ им. В.Г.Шухова, к.х.н., доцента Денисовой J1.B., профессора кафедры "Технология стекла и керамики" (ТСК), д.т.н., профессора Бессмертных B.C., профессора кафедры "Теоретической и прикладной химии", (ТПХ) д.т.н., доцента Володченко А.Н. составили настоящий акт о том, что в учебном процессе использованы следующие теоретические и экспериментальные результаты, полученные в диссертационной работе Павленко A.B.:

1.Ha кафедре ТСК при подготовке бакалавров по направлению 18.03.01-"Химическая технология" механизмы реакций силикатообразования в системе Na20-Bi203-Si02.

2. На кафедре ТПХ при подготовке инженеров по специальности 18.05.02 -"Химическая технология материалов современной энергетики":

- Влияние ультразвуковой обработки на скорость гелеобразования в системе водно-спиртовый раствор метилсиликоната натрия - водный раствор нитрата висмута в курсе "Коллоидная химия".

- Теоретические расчеты числовых и энергетических коэффициентов взаимодействия быстрых электронов и гамма-излучения в широком энергетическом спектре с разработанным радиационно-защитным композиционным материалом ПК-65С в курсе "Радиационно-защитное материаловедение".

- Радиационная стойкость разработанного защитного композиционного материала ПК-65С в условиях жесткого вакуумного ультрафиолета, воздействия криогенных температур и положительных температур (до 500°С) и подвергнутых облучению быстрыми электронами с энергиями до 5 МэВ и гамма-излучению с энергией до 1,2 МэВ в курсе "Радиационно-защитное материаловедение".

О чем составлен настоящий акт.

Зам. директора ХТИ,

к.х.н., доцент

Л.В. Денисова

Профессор кафедры ТСК, д.т.н., профессор

В.С. Бессметных

Профессор кафедры ТПХ, д.т.н., доцент

А.Н. Володченко