Специалисты предприятия «Росатома» изготовили углеволокно для космоса, которое превосходит отечественные аналоги по упругости и теплопроводности. Материал произвели из пеков — остатков переработки нефти и каменного угля.
Углеволокно — материал, состоящий из тонких углеродных нитей, который отличается чрезвычайной прочностью, легкостью и способностью хорошо проводить тепло, не расширяясь при нагреве. Эти свойства делают углеволокно подходящим материалом для использования в космосе — например, на Международной космической станции, где перепады температур внешней поверхности достигают 300 градусов.
Углеволокно можно получать из разного сырья, но чаще его производят из вискозы —волокна на основе целлюлозы. Специалисты «Росатома» использовали изотопные и мезофазные пеки — волокна, которые изготавливают из остатков нефтепереработки и коксования каменного угля. Сначала мезофазные пеки тщательно очистили, чтобы избавиться от летучих примесей и частиц сажи. Затем нагрели без доступа воздуха и получили однородную смолу — изотропный пек. Его вытянули в нити, которые затем подвергли термической обработке.
Полученное углеволокно имеет модуль упругости 600–1000 гигапаскалей (для примера, у стали всего 200 гигапаскалей) и коэффициент теплопроводности 600–1100 ватт на метр, помноженный на кельвин (у меди он равен 400). Еще один важный показатель — околонулевой или отрицательный коэффициент термического расширения: он показывает, как материал не реагирует на изменение температуры в диапазоне от минус 273 до плюс 326 градусов.
По словам специалистов, новое углеволокно пригодится при создании орбитальных конструкций из полимерных композитных материалов, линейные размеры которых не превышают 200 метров.
