Российские ученые создали уникальное углеволокно для космоса — революция в материалах

Российские специалисты из Химико-технологического кластера Росатома разработали инновационный тип углеволокна, обладающий рекордной теплопроводностью и практически нулевым температурным расширением. Этот новый материал способен выдерживать значительные механические нагрузки и экстремальные перепады температур, что открывает перспективы для создания передовых космических аппаратов, орбитальных телескопов, солнечных парусов и систем охлаждения ядерных установок. Исходным сырьем для производства служат мезофазные пеки — продукт угольной промышленности, который при особой технологической обработке превращается в почти идеальные кристаллы.

Ключевой особенностью нового углеволокна стала его высокая жесткость и устойчивость к деформации даже при значительных колебаниях температуры. Разработчики подчеркивают, что такие характеристики крайне важны для композитных конструкций масштабных космических проектов. В их числе солнечные паруса межзвездных аппаратов, антенны радиотелескопов большого диаметра и отражатели орбитальных электростанций, предназначенных для сбора и передачи солнечной энергии на Землю. Уникальные свойства материала позволяют создавать конструкции, способные выдерживать суровые условия космоса и обеспечивать высокую эффективность работы оборудования.

Одним из важнейших преимуществ нового углеволокна является его высокая теплопроводность, которая входит в число лучших среди известных композитов. Это дает возможность эффективно отводить тепло от нагреваемых элементов и излучать его в окружающую среду. В условиях космоса, где охлаждение происходит исключительно за счет радиационного теплообмена, такая особенность является критически важной. По мнению экспертов, благодаря новым материалам можно будет создавать более мощные энергетические установки, а также спускаемые аппараты, способные выдерживать значительные перегрузки при входе в плотные слои атмосферы.

Процесс производства углеволокна включает несколько технологически сложных этапов. Сначала из мезофазного пека вытягиваются нити, которые затем проходят стабилизацию при окислении и карбонизацию, что позволяет получить практически чистые углеродные структуры. Далее материал подвергается графитации при очень высоких температурах, что обеспечивает формирование идеально упорядоченной кристаллической решетки. Именно это придает волокну выдающийся коэффициент теплопроводности, упругость и механическую прочность, необходимые для использования в экстремальных условиях.

На сегодняшний день технология находится в стадии лабораторной отработки, но уже ясно, что она найдет широкое применение в российских космических и ядерных проектах. В свете планов по созданию лунных баз и развитию космической техники спрос на подобные материалы будет только расти. Эксперты отмечают, что появление собственной технологии производства углеродных волокон на основе мезофазных пеков в России является важным прорывом, особенно учитывая сложности с импортом из-за санкций. Такой шаг значительно повысит независимость отечественной промышленности и откроет новые горизонты в развитии высокотехнологичных отраслей.