Создан термостойкий материал для космоса, выдерживающий нагрев до 1000°C
Технологии

Создан термостойкий материал для космоса, выдерживающий нагрев до 1000°C

8 февраля 2024 года, 09:58

Электростанции или космические аппараты теряют огромное количество энергии в виде тепла, которое человечество пока только учится эффективно улавливать. Возможное решение этой проблемы нашла команда ученых из Корейского института науки и технологий. Им удалось создать новый термостойкий материал, устойчивый даже к температурам выше тысячи градусов по Цельсию. Его уже ждут в космической промышленности — как только удастся наладить массовое производство.

Любое тело, которое хоть немного теплее абсолютного нуля, испускает электромагнитное излучение. Такие объекты, как энергоблоки, промышленные площадки или ракетные двигатели теряют через тепловыделение десятки процентов своего КПД. Но улавливать исходящее от них тепло, преобразовывая его в электроэнергию, мешало много факторов, прежде всего — отсутствие подходящих термостойких материалов.

То же самое с электромагнитным излучением от Солнца — на других волнах, нежели видимый свет, или геотермальными процессами. Во многом именно желание обеспечить энергетиков материалом, который поможет решить большую часть проблем, двигало исследовательской группой Корейского института науки и технологий.

«В качестве альтернативы энергии солнца и ветра, зависимой от погоды, все большее внимание привлекает экологически чистая технология производства термоэлектрической энергии, использующая другие спектры излучения Солнца и высокотемпературную окружающую среду для выработки электричества», — сказал Чонбум Ким, старший научный сотрудник института и глава команды.

Впрочем, энергетика — это лишь часть области применения нового материала; космическая отрасль заинтересована в нём не меньше. В ней давно используются такие тугоплавкие проводящие металлы, как вольфрам, никель и нитрид титана, и учёные во многом отталкивались именно от их свойств. Но, в отличие от них, продукт, который удалось создать, не только держит форму при экстремально высоких температурах, но и не окисляется.

Чтобы его получить, исследователи использовали метод импульсного лазерного осаждения. Результатом стала тончайшая (толщина измеряется нанометрами) плёнка оксида станната бария, легированного лантаном. Материал, получивший обозначение LBSO, может выдержать не только нагрев до 1000 °C без каких-либо последствий для внутренней структуры, но и ультрафиолетовое излучение мощностью 9 МВт/см2.

Как показало исследование с помощью инфракрасного излучателя, новый материал позволяет передавать тепловую энергию напрямую на фотоэлементы. Это означает, что непрерывно греющиеся в полёте космические двигатели отныне почти перестанут «разбазаривать» драгоценную энергию, если заключить их в термоулавливающий кожух из LBSO. Таким образом, проблема потерь энергии как в космосе, так и на Земле в скором будущем может быть достаточно эффективно решена.