Научные разработки РХТУ им. Д. И. Менделеева

9. Новые технологии и материалы для обработки поверхности изделий и защиты от коррозии

РАЗРАБОТКА ТЕРМОРЕГУЛИРУЮЩИХ ПОКРЫТИЙ, СОДЕРЖАЩИХ НЕОРГАНИЧЕСКИЕ НАНОЧАСТИЦЫ, С УЛУЧШЕННЫМИ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫМИ И АДГЕЗИОННЫМИ СВОЙСТВАМИ ДЛЯ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

Область применения и назначение. Разработанные нано-модифицированные покрытия могут быть использованы в качестве терморегулирующих покрытий космических аппаратов, наносимых без грунтового покрытия в авиакосмической промышленности, в качестве светопоглощающего/светоотражающего покрытия с улучшенными оптическими, электрофизическими и механическими свойствами. Также данные покрытия могут быть применены в качестве светоотражающих/светопоглощающих покрытий «земного» назначения – в качестве светоотражающих покрытий резервуаров с сжиженными газами и горючими жидкостями и светопоглощающих покрытий элементов оптических приборов.

Краткое описание и основные технические характеристики. Разработаны наномодифицированные терморегулирующие покрытия классов «солнечный отражатель» («СО») и «истинный поглотитель» («ИП»).

Разработанные покрытия в качестве наномодификаторов содержат наночастицы оксида железа и частицы оксида цинка. Коэффициент поглощения солнечного излучения αs покрытия класса «СО» ≤ 0,30, покрытия класса «ИП» ≥ 0,95, коэффициент теплового излучения покрытия класса «СО» ≥ 0,90, покрытия класса «ИП» ≥ 0,92. Адгезия покрытий не менее 1 балла (по ГОСТ 15140-78), температурный диапазон эксплуатации покрытий в условиях космического пространства от -150 до +150°C. Газовыделение покрытий соответствуют требованиям ГОСТ Р 50109-92, общая потеря массы не более 1,0%; летучие конденсирующиеся вещества не более 0,1%.

Основными результатами выполнения проекта являются разработка комплекса экспериментальных технологий, который создал научные основы выбора состава, организацию структуры и технологии получения терморегулирующих покрытий нового типа, модифицированных наночастицами. Результаты испытаний подтверждают высокие технические и эксплуатационные характеристики разработанных терморегулирующих покрытий.

Преимущества по сравнению с зарубежными аналогами. Основным преимуществом разработанных покрытий являются высокие оптические характеристики: коэффициент поглощения солнечного излучения αs и коэффициент теплового излучения ε.

Для сравнения в таблице приведены значения коэффициентов поглощения солнечного излучения и теплового излучения разработанных лакокрасочных покрытий, модифицированных наночастицами ZnO, и наиболее распространённых покрытий космических аппаратов: российского (ЭКОМ-2) и зарубежного (Aeroglase Z307).

Таблица. Характеристики лакокрасочных терморегулирующих покрытий

№ п/пНаименование показателейРазрабатываемое покрытие с наночастицами ZnOЭКОМ-2 (Россия)Aeroglase Z307 (Велико-британия)
1Коэффициент поглощения солнечного излучения, αs0,980,960,95
2Коэффициент теплового излучения, ε0,960,930,90

Полученные результаты исследовательской работы. В ходе выполнения проекта разработан комплекс лабораторных технологий получения наномодификаторов – наночастиц оксидов железа и цинка, а также наноструктур «ядро-оболочка» на основе данных наночастиц. Изучен процесс введения наночастиц и наноструктур в состав эмалевых композиций и влияние вводимых наночастиц на физико-химические и технологические характеристики эмалевых композиций. Разработаны методики изготовления указанных наночастиц и наноструктур, а также лабораторный регламент изготовления наномодифицированных эмалевых композиций.

      

На основе разработанных эмалевых композиций получены экспериментальные образцы терморегулирующих покрытий. Эспериментальные образцы терморегулирующих покрытий были подвергнуты испытаниям следующих видов:

Состав и содержание выполненных работ полностью соответствует требованиям, предусмотренным Планом-графиком и Техническим заданием Соглашения № 14.577.21.0206.

Правовая защита. В рамках выполнения проекта получен патент на изобретение №2620432 «Способ получения магнетита», дата приоритета: 05.07.2016 г.

Ведётся работа по патентованию состава наномодифицированной эмалевой композиции для получения терморегулирующих покрытий.

Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках реализации ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 - 2020 годы», Соглашение о предоставлении субсидии № 14.577.21.0206 от 27 октября 2015 г. Уникальный идентификатор проекта RFMEFI57715X0206

Разработчик(и): кафедра наноматериалов и нанотехнологии РХТУ им. Д.И. Менделеева. Индустриальный партнер ОАО «Композит».

Руководитель проекта: Евгений Васильевич Юртов, член-корр. РАН, профессор, д.х.н.

Телефон: +7 (495) 513-23-74.

E-mail: nanomaterial@mail.ru.

Сайт: http://www.nano.muctr.ru.