Описание
Возможность реализации многих передовых инженерных решений тесно связана со свойствами используемых материалов. Так, для создания зеркал с большой апертурой для космических телескопов ключевым обстоятельством является уменьшение массы зеркала при условии сохранения качества и формы поверхности. Тонкие и легкие зеркала позволяют снизить массу оправок и монтировок и уменьшить стоимость всего инструмента. Важным следствием уменьшения толщины зеркала является снижение его тепловой инерционности, что улучшает качество изображения. При изготовлении выводимых на орбиту инструментов основное внимание уделяется массе, механической прочности, обрабатываемости, хрупкости, устойчивости материала к агрессивным воздействиям и высокой температуре.Традиционными для зеркал больших оптических телескопов являются ситалл, церодур и их аналоги. Активно ведутся работы по использованию новых материалов. Наиболее перспективными из них считаются бериллий и карбид кремния.
ОПИСАНИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ
Разработана технология получения композитного материала на основе карбида кремния (композит Si/SiC), технология изготовления ультраоблегченных зеркал из него и способы механической обработки этих изделий. Изготовлены образцы зеркал диаметром 205 мм с удельной массой 17 кг/м2, что относится к лучшим показателям среди мировых аналогов. Проведены успешные испытания насадок для высокотемпературных горелок (форсунки и др.) для работы при тепловых нагрузках до 5 МВт/м2. Карбидокремниевый пористый композит с наноструктурированным углеродным покрытием обладает большой удельной поверхностью (до 500 м2/г) и может использоваться в качестве электрода для накопителей энергии (суперконденсаторов).
Рис. Образцы подложек зеркал на основе композита Si/SiC (диаметр подложки зеркала 205 мм):
а) вариант структуры облегчения зеркала (тыльная сторона подложки);
в) структура облегчения после реакционного спекания с толщиной ребер 2 мм;
c) плоская поверхность подложки зеркала после предварительной полировки;
d) демонстрация возможностей разработанной технологии в части мелкомасштабной механической обработки деталей из карбида кремния.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПРЕИМУЩЕСТВА
Композит Si/SiC при высокой плотности 3,13 г/см3 обладает хорошим сочетанием механических (модуль упругости – до 420 ГПа) и теплофизических (коэффициент теплопроводности – до 180 Вт/(м К) свойств.
Благодаря высокой температуре плавления материала (~ 2700 оС) из него могут изготавливаться как зеркала для космических приложений, так и элементы комбинированной тепловой защиты для высокоскоростных летательных аппаратов, другие элементы технологического оборудования.
СВЕДЕНИЯ О ПАТЕНТАХ
Патент РБ на изобретение № 22756 от 19.03.2018 «Способ формования отливки из шликера и устройство для его осуществления», патент РБ на изобретение «Способ удаления термопластичной связки из керамической заготовки с ее поэтапным нагревом» (заявка № 20170505 от 2019.08.30); патент РБ на изобретение «Способ изготовления зеркала из шликерной массы на основе карбида кремния» (заявка №а20180437 от 25.10.2018); патент РБ на полезную модель №11738 от 30.08.2018 «Устройство для автоматического контроля однородноси смеси компонентов в процессе ее приготовления»; патент РБ на полезную модель № 11809 от 30.10.2018 «Форма для горячего шликерного литья под давлением».
ПРЕДЛОЖЕНИЯ О СОТРУДНИЧЕСТВЕ
Разработка и изготовление изделий на договорной основе.
При передаче технологии предоставляется оборудование, научно-техническое сопровождение.