ПОЛИМЕРНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОМЕХ

Тарасов Д.Г.

Кандидат технических наук, Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова

ПОЛИМЕРНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОМЕХ

Аннотация

В работе представлены результаты разработки радиационно-защитного материала на основе фторопластовой матрицы, который может применяться в оборудовании космического летательного аппарата для снижения электромагнитных помех.

Ключевые слова: фторопласт, гамма-излучение, космические условия.

Tarasov D.G.

 Candidate of technical Sciences, Belgorod state technological university named after V.G. Shoukhov

POLYMER MATERIAL FOR PROTECTION AGAINST ELECTROMAGNETIC INTERFERENCE

Abstract

In the work presents results of the development of radiation-protective material on the fluoroplastic base matrix that can be used in equipment of the spacecraft to reduce electromagnetic interference.

Keywords: teflon, gamma rays, cosmic conditions.

Полимеры относят к числу наиболее перспективных материалов для применения в авиационно-космической технике [1-3]. Одним из главных требований, предъявляемых к материалам авиационно-космической техники, является сохранение ими исходных параметров при длительной эксплуатации в агрессивных  условиях космического пространства.

В космосе летательный аппарат  подвергается воздействию обширного комплекса  факторов космического пространства: потока высокоэнергетических электронов и протонов, электромагнитного излучения Солнца (в особенности, вакуумного ультрафиолета), метеорных частиц и т. д. В результате такого обширного негативного воздействия в элементах оборудования протекают разнообразные физико-химические процессы, которые приводят к значительному ухудшению первоначальных характеристик материала, тем самым сокращая срок использования летательного аппарата на орбите [4-14].

Автором разрабатываются основы синтеза радиационно-защитных полимерных материалов для защиты электронного оборудования от ионизирующего излучения в космосе. На данный момент разработана технология получения высоконаполненного полимерного композита на основе фторопластовой матрицы и модифицированного Bi₂O₃. В качестве модификатора оксида висмута (Bi₂O₃) использовали кремнийорганические жидкости (Пента 808-А, ГКЖ-94). Было установлено положительное влияние модификатора поверхности наполнителя, которое позволило довести степень наполнения композита оксидом висмута более чем на 80 % (по массе).

Синтез композита осуществлялся методом твердофазного компактирования, при высоком удельном давлении более 1 ГПа. Композиты, полученные по данной технологии, превосходят по физико-механическим свойствам результаты, полученные по стандартной технологии (методом порошковой металлургии).

Оптимальным является состав, содержащий в себе до 60 мас. % наполнителя – модифицированного оксида висмута со следующими характеристиками: плотность 4,4 г/см³, прочность при растяжении 10,9∙10⁶ Па, модуль продольной упругости при растяжении 2,2∙10⁹ Па, модуль продольной упругости при изгибе  3,2∙10⁹ Па,  твердость по Бринеллю 66 МПа, ударная вязкость 198 кДж/м².

Разработанный полимерный композиционный материал способен значительно увеличить срок службы летательного аппарата в космическом пространстве за счет снижения уровня электромагнитных помех от разрядных явлений,  а также  может быть перспективным в области космического материаловедения и позволит расширить номенклатуру радиационно-защитных материалов, используемых на высоких орбитах.

Литература

1. Павленко В.И., Едаменко О.Д., Ястребинский Р.Н., Черкашина Н.И. Радиационно-защитный композиционный материал на основе полистирольной матрицы // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. - 2011. - №3. - С. 113-116.
2. Черкашина Н.И., Павленко В.И. Перспективы создания радиационно-защитных полимерных композитов для космической техники в Белгородской области // В сборнике: Белгородская область: прошлое, настоящее, будущее Материалы областной научно-практической конференции в 3-х частях. 2011. С. 192-196.
3. Черкашина Н.И., Карнаухов А.А., Бурков А.В., Сухорослова В.В. Синтез высокодисперсного гидрофобного наполнителя для полимерных матриц // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2013. № 6. С. 156-159.
4. Павленко В.И., Новиков Л.С., Бондаренко Г.Г., Черник В.Н., Гайдар А.И., Черкашина Н.И., Едаменко О.Д. Экспериментальное и физико-математическое моделирование воздействия набегающего потока атомарного кислорода на высоконаполненные полимерные композиты // Перспективные материалы. 2012. № 4. С. 92-98.
5. Черкашина Н.И. Моделирование воздействия космического излучения на полимерные композиты с применением программного комплекса GEANT4 //Современные проблемы науки и образования. 2012. № 3. С. 122.
6. Павленко В.И., Акишин А.И., Едаменко О.Д., Ястребинский Р.Н., Тарасов Д.Г., Черкашина Н.И. Явления электризации диэлектрического полимерного композита под действием потока высокоэнергетических протонов // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2010. Т. 12. № 4-3. С. 677-681.
7. Pavlenko V.I., Cherkashina N.I., Edamenko O.D., Novikov L.S., Chernik V.N., Bondarenko G.G., Gaidar A.I. Experimental and physicomathematical simulation of the effect of an incident flow of atomic oxygen on highly filled polymer composites // Inorganic Materials: Applied Research. 2013. Т. 4. № 2. С. 169-173.
8. Павленко В.И., Заболотный В.Т., Черкашина Н.И., Едаменко О.Д. Влияние вакуумного ультрафиолета на поверхностные свойства высоконаполненных композитов // Физика и химия обработки материалов. 2013. № 2. С. 19-24.
9. Черкашина Н.И., Павленко В.И., Едаменко А.С., Матюхин П.В. Исследование влияния вакуумного ультрафиолета на морфологию поверхности нанонаполненных полимерных композиционных материалов в условиях, приближённых к условиям околоземного космического пространства // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 6. С. 130.
10. Черкашина Н.И. Воздействие вакуумного ультрафиолета на полимерные нанокомпозиты // В сборнике: Инновационные материалы и технологии (ХХ научные чтения) Материалы Международной научно-практической конференции. 2010. С. 246-249.
11. Павленко В.И., Бондаренко Г.Г., Черкашина Н.И., Едаменко О.Д. Влияние вакуумного ультрафиолета на микро- и наноструктуру поверхности модифицированных полистирольных композитов // Перспективные материалы. 2013. № 3. С. 14-19.
12. Павленко В.И., Черкашина Н.И., Сухорослова В.В., Бондаренко Ю.М. Влияние содержания кремнийорганического наполнителя на физико-механические и поверхностные свойства полимерных композитов // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 6. С. 95.
13. Павленко В.И., Прозоров В.В., Лебедев Л.Л., Слепоконь Ю.И., Черкашина Н.И. Повышение эффективности антикоррозионной обработки ядерного энергетического оборудования путем пассивации в алюминийсодержащих растворах // Известия высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология. 2013. Т. 56. № 4. С. 67-70.
14. Ястребинский Р.Н., Павленко В.И., Бондаренко Г.Г., Ястребинская А.В., Черкашина Н.И. Модифицированные железооксидные системы – эффективные сорбенты радионуклидов // Перспективные материалы. 2013. № 5. С. 39-43.