Помимо защиты от радиации и прочих воздействий космической среды, материалы должны максимально эффективно выдерживать и сверхнагрузки при старте. Сегодня наиболее высокие показатели по удельной прочности показывает углепластик. Этот материал состоит из двух основных компонентов: армирующего углеродного волокна и так называемого связующего, полимерной матрицы. Углеволокно отвечает за прочность материала при растяжении, а крепость при сжатии и сдвиге обеспечивает связующее.
Как поясняют ученые, наиболее эффективным на сегодняшний день признается цианат-эфирное связующее, на его основе углепастики для космической отрасти производятся в США и Великобритании, а вот в Россию не поставляются. Для того чтобы выявить наиболее эффективные компоненты связующего для производства отечественного "космического" углепластика, ученые и провели серию экспериментов.
- Мы провели испытания радиационной стойкости четырех типов образцов: собственно эпоксидного и цианат-эфирного связующих, стеклопластика и углепластика на основе цианат-эфирного связующего. Исследования проводились при дозах 10, 20, 50, 100, 200, 500 МГр. Набор дозы 500 МГр потребовал работы в течение месяца. Температура образцов в процессе обработки не превышала 55 градусов по Цельсию, - рассказал старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН, кандидат технических наук Михаил Коробейников.
В результате ученые установили, что остаточная прочность эпоксидного связующего после набора дозы 50 МГр падает до 80 процентов от первоначального значения, а потом начинает резко снижаться. А вот остаточная прочность олигоциануратного связующего, разработанного российским предприятием, существенно падает только после набора дозы в 200 МГр и то лишь до 60 процентов.
То есть эффективность отечественного связующего как минимум в четыре раза выше, чем у стандартной эпоксидной смолы, в основном используемой для производства углепластика за рубежом. Более того, механические параметры углепластика со связующим российского производства остаются неизменными вплоть до дозы 500 МГр. Эта доза на два порядка превышает набираемую космическими летательными аппаратами в реальных условиях. К примеру, аппарат, работающий в течение пятнадцати лет на геостационарной орбите, набирает дозу порядка 3 МГр.