Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

RU2656660C1 - ТЕРМОСТАБИЛИЗИРУЮЩЕЕ РАДИАЦИОННОСТОЙКОЕ ПОКРЫТИЕ BaTiZrO3 - Google Patents

ТЕРМОСТАБИЛИЗИРУЮЩЕЕ РАДИАЦИОННОСТОЙКОЕ ПОКРЫТИЕ BaTiZrO3 Download PDF

Info

Publication number
RU2656660C1
RU2656660C1 RU2016143712A RU2016143712A RU2656660C1 RU 2656660 C1 RU2656660 C1 RU 2656660C1 RU 2016143712 A RU2016143712 A RU 2016143712A RU 2016143712 A RU2016143712 A RU 2016143712A RU 2656660 C1 RU2656660 C1 RU 2656660C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radiation
coating
powders
irradiation
oxygen
Prior art date
Application number
RU2016143712A
Other languages
English (en)
Inventor
Михаил Михайлович Михайлов
Алексей Александрович Ловицкий
Тимур Аскарович Утебеков
Антон Евгеньевич Смолин
Галина Александровна Политова
Галина Олеговна Рамазанова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР)
Priority to RU2016143712A priority Critical patent/RU2656660C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2656660C1 publication Critical patent/RU2656660C1/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/26Thermosensitive paints
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64GCOSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/52Protection, safety or emergency devices; Survival aids
    • B64G1/54Protection against radiation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01FCOMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F11/00Compounds of calcium, strontium, or barium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G23/00Compounds of titanium
    • C01G23/003Titanates
    • C01G23/006Alkaline earth titanates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G25/00Compounds of zirconium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/02Compounds of alkaline earth metals or magnesium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/36Compounds of titanium
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Critical Care (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

Изобретение относится к получению терморегулирующих покрытий и может быть использовано в космической технике, в строительной индустрии, а также в химической, пищевой, легкой промышленности для термостатирования устройств или технологических объектов. Терморегулирующее покрытие класса «солнечные оптические отражатели» готовят из порошка BaTiZrO3. Порошок на подложку наносят напылением детонационным методом. Изобретение позволяет повысить радиационную стойкость терморегулирующего покрытия. 1 табл., 4 пр.

Description

Изобретение относится к терморегулирующим покрытиям, предназначенным для поддержания температуры объектов, на которые они нанесены, в том числе для терморегулирующих покрытий, используемых в области пассивных методов регулирования температуры объектов, а именно для терморегулирующих покрытий космических аппаратов. Изобретение может быть использовано в космической технике, в строительной индустрии, а также в химической, пищевой, легкой и других отраслях промышленности для термостатирования устройств или технологических объектов.
Титанат бария относится к пигментам, которые особенно перспективны для приготовления терморегулирующих покрытий, так как обладает низким коэффициентом поглощения солнечного излучения as, большой излучательной способностью в инфракрасной области спектра ε. Кроме того, это соединение обладает возможностью изменения в широких пределах излучательной способности в зависимости от температуры вблизи точки Кюри, соответствующей температуре 120°С. Частичное замещение катионов титана атомами других элементов, например атомами циркония, позволяет смещать кривую зависимости излучательной способности от температуры в область более низких температур. Свойство позволяет осуществлять регулирование излучаемых тепловых потоков из объектов, на которые нанесены покрытия, изготовленные на основе таких соединений. Такие покрытия относятся к классу термостабилизирующих или «интеллектуальных» покрытий.
Но под действием излучений космического пространства в титанате бария образуются радиационные дефекты, что приводит к появлению полос поглощения, обусловленных этими дефектами, уменьшению коэффициента отражения, увеличению коэффициента поглощения as, увеличению доли поглощаемой энергии. Температура космических аппаратов при этом будет повышаться, будут нарушаться тепловые режимы работы приборов и устройств и сокращаются сроки их активного существования. Для повышения устойчивости титанатов бария к действию излучений космического пространства могут быть примененным различные способы, разработанные для оксидных пигментов
Порошки - пигменты титаната бария, как и оксидов цинка и алюминия, и диоксидов титана и циркония не стехиометричны по кислороду, и в них под действием излучений образуются центры окраски на биографических анионных вакансиях. Такие пигменты, помимо отражающих покрытий космических аппаратов и люминофоров, где они подвержены действию потоков заряженных частиц, широко применяются в бытовых условиях (краски, бумага, резины), в которых из ионизирующих факторов действует только солнечное электромагнитное излучение.
Выполненные ранее исследования спектров диффузного отражения (ρλ) и разностных спектров диффузного отражения (Δρλ) терморегулирующих покрытий на основе порошков титаната бария после облучения электронами с энергией 30 кэВ показали, что изменения спектров происходят, в основном, в ближней ИК-области, в которой расположены полосы поглощения дефектов анионной подрешетки-полосы F- и F+-центров [Михайлов М.М., Лапин А.Н. Радиационная стойкость термостабилизирующих покрытий на основе титаната бария. Решетневские чтения. 2009. Т. 1. №13. С. 342-343], [Михайлов М.М., Лапин А.Н. Дедов Н.В. Радиационная стойкость терморегулирующих покрытий на основе титаната бария, модифицированного микро- и нанопорошками оксида алюминия и диоксида циркония. // Физика и химия обработки материалов. 2010. №3. С. 45-50], [Михайлов М.М., Бурцева Т.А., Лапин А.Н. Андриянов Д.И. Влияние температуры синтеза на гранулометрический состав пигмента Ва0.65Sr0.35ТiO3, на оптические свойства и радиационную стойкость покрытий, изготовленных на его основе // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2010, №12, с. 23-29].
Этими исследованиями показано, если образование фото- или радиационных дефектов происходит по ионизационному механизму, то первичные процессы взаимодействия различных видов излучения с порошками титаната бария качественно одинаковы, образуются электроно-дырочные пары, дырки движутся к отрицательно заряженной поверхности, нейтрализуют кислород решетки, который покидает поверхность с образованием анионных вакансий сначала в поверхностных слоях, затем в объеме зерен порошков.
При малых дозах облучения вклад анионных вакансий в общую концентрацию образованных электронных центров окраски может быть определяющим и даже основным. Поэтому представляются важными исследования, направленные на разработку способов увеличения фото- и радиационной стойкости таких пигментов.
Ранее были получены положительные результаты по повышение стабильности спектров диффузного отражения к облучению электронами с энергией 30 кэВ вследствие изменения гранулометрического состава и удельной поверхности другого пигмента - порошка рутила [Михайлов М.М., Власов В.А. О размерном эффекте оптических свойств порошков ТiO2 // Изв. вузов. Физика, 1998, №12, с. 52-58], [Михайлов М.М. Зависимость оптических свойств от удельной поверхности и размеров зерен порошков диоксида титана. // Журнал прикладной спектроскопии, 2006, т. 73, №1,с. 73-7].
Перспективным представляется способ повышения стабильности оптических свойств оксидных порошков путем окисления поверхности и насыщения объема кислородом. Внедренный кислород, помимо замещения биографических анионных вакансий, может быть поставщиком кислорода взамен уходящего при фотолизе или радиолизе решетки во время облучения обработанных порошков квантами света и заряженными частицами. К настоящему времени известны следующие способы насыщения кислородом поверхности и объема зерен диоксида титана.
Способ №1
В работе [Михайлов М.М. О возможности повышения фото - и радиационной стойкости порошков ТiO2 (рутил) прогревом в кислороде // РАН. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2007, №35, с. 102-106] представлены результаты исследования одного из самых простых способов окисления порошков и насыщения их кислородом - прогрева порошков в кислороде.
Радиационную стойкость образцов во всем диапазоне солнечного спектра оценивали по изменению интегрального коэффициента поглощения, солнечного излучения (as). Исследования выполняли на пяти образцах, прогретых в различных режимах порошков ТiO2 квалификации Р02. Образец №1 не прогревали, образцы №2-№5 прогревали в различных режимах: температуру изменяли в пределах 110-150°С, время прогрева - 17-120 мин., давление кислорода - 0,2-760 мм рт.ст. Измеряли спектры диффузного отражения до и после облучения (ρλф) флюенсом электронов 2⋅1016 см-2 с энергией 30 кэВ и рассчитывали изменение интегрального коэффициента поглощения Δas.
Выполненными исследованиями показано, что прогрев в кислороде приводит к уменьшению интенсивности полос поглощения дефектов анионной подрешетки (F- и F+-центры, нейтральные анионные вакансии и электроны проводимости) и слабо влияет на образование дефектов катионной подрешетки при облучении электронами обработанных порошков. Определяющую роль в повышении радиационной стойкости пигментов при данных условиях их обработки в кислороде, по-видимому, играет диффузия его в объем зерен порошка. Она зависит и от температуры и от времени прогрева и для получения высокой радиационной стойкости порошков ТiO2 путем прогрева необходимо создать следующие условия: парциальное давления кислорода примерно 10-1 мм рт.ст., средняя температуры прогрева около 100°С, время прогрева 120 мин. Наибольшее повышение радиационной стойкости, полученное при таких оптимальных условиях обработки составляет 1,4 раза по сравнению с необработанным образцом. Недостатком данного способа является большие трудо- и энергозатраты, связанные с необходимостью получения высокого вакуума, напуска кислорода и прогрева, порошков в его атмосфере. При этом эффективность способа не очень высокая.
Способ №2
Другим способом повышения фото- и радиационной стойкости оксидных пигментов является их обработка ультрафиолетом в кислороде [Михайлов М.М. О возможности повышения фото- и радиационной стойкости порошков ТiO2. Обработка ультрафиолетом в кислороде // РАН. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2007, №8, с. 82-88]. Эффект уменьшение концентрации анионных вакансий в обработанных порошках может проявляться как во время действия ультрафиолета, так и при последующем облучении электронами обработанных в различных режимах порошков. Если уменьшение анионных вакансий происходит во время действия ультрафиолета, когда осуществляется диссоциация кислорода по реакции
Figure 00000001
то эффект может быть зарегистрирован в спектрах отражения после облучения ультрафиолетом. Если такого проявления не будет, то можно считать, что обработка ультрафиолетом в атмосфере приводит к насыщению решетки атомарным кислородом без замещения им анионных вакансий. Этот кислород будет служить поставщиком кислорода взамен уходящего при облучении, он будет замещать вновь образованные вакансии при облучении пигмента электронами. Сравнение деградации спектров после облучения электронами образцов квалификации Р02, предварительно обработанных ультрафиолетом в кислороде, с деградацией не обработанных кислородом и не выдержанных в кислороде - «свежих» порошков TiО2, облученных электронами при таких же значениях флюенса и энергии, показывает существенно большую деградацию «свежих» порошков по сравнению с деградацией любого из обработанных образцов. Из таблицы следует, что оптимальное время обработки ультрафиолетом в кислороде порошка Р02 составляет 20 мин, при этом улучшение радиационной стойкости по интегральному коэффициенту поглощения составляет 2,2 раза.
Данный способ является высокоэффективным, но обладает существенным недостатком, связанным с необходимостью размещения порошков в вакуумной камере, в которой после получения вакуума следует создать атмосферу кислорода напуском через специальное устройство - натекатель и в ней облучать порошки ультрафиолетом. Материальные и энергозатраты для реализации данного способа заключаются в необходимости приобретения и эксплуатации высоковакуумной система и источника ультрафиолетового излучения.
Способ №3
Указанные в способе №2 недостатки частично устраняются в способе повышения фото- и радиационной стойкости порошков пигментов при обработке ультрафиолетом на воздухе [Михайлов М.М. О возможности повышения радиационной стойкости порошков ТiO2 при обработке УФ-облучением на воздухе // РАН. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2007, №10, с. 68-72]. Экспериментальное оборудование в этом способе значительно упрощается, так как не требуется вакуумной камеры, необходим только источник ультрафиолетового излучения для насыщения порошков диоксида титана кислородом. Но и эффективность обработки существенно снижается по сравнению со способом №2. Так, экспериментально установлено, обработка в течение 72 час с интенсивностью, в 2 раза превышающей интенсивность излучения Солнца, дает повышение радиационной стойкости всего в 1,23 раза при действии электронов с такими же параметрами, что и в способе №2 (Е=30 кэВ, Ф=2⋅1016 см-2с-1). Помимо указанных трех способов повышения фото- и радиационной стойкости путем насыщения решетки порошков диоксида титана кислородом, к настоящему времени разработаны способы, основанные на создании на поверхности зерен и гранул слоев других соединений, выполняющих роль центров релаксации первичных продуктов фотолиза и радиолиза и поглощающих часть энергии излучений, падающих на диоксид титана - роль защитных слоев.
Способ №4
Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при изготовлении красок, т.е. таких же покрытий, как и в способах №1-№3. Пигментный композит содержит основу из диоксида титана и слои оксидов циркония и алюминия, полученную суспензию нагревают до 46,11-50°С [Патент РФ №2135536: Частицы TiO2 диспергируют в воде, добавляют диспергатор (гексаметафосфат натрия)]. Добавляют раствор H2SO4 для поддержания рН от 7 до 9. Вводят раствор сульфата циркония. Осаждают 0,1-2,5% гидроксида циркония от массы ТiO2 в пересчете на ZrO2. Добавляют водный раствор NaOH для поддержания рН от 7 до 9. Вводят водный раствор алюмината натрия. Осаждают 3,5-4% гидроксида алюминия от массы ТiО2 в пересчете на Аl2O3. Полученный продукт отфильтровывают, промывают водой и сушат при 110°С. Измельчают. Пигментный композит имеет улучшенные оптические свойства, такие как рассеяние, блеск, яркость и цвет, а также стойкость.
Способ №5
Изобретение относится к пигментному рутильному диоксиду титана, к способу его получения и может быть использовано в производстве красок, пластмасс и слоистых пластинок на бумажной основе. Сущность изобретения заключается в пигменте, состоящем из частиц диоксида титана с осажденными на них оксидом церия в количестве 0,01-1 мас. % и плотным аморфным диоксидом кремния в количестве 1-8 мас. % от количества диоксида титана [Патент РФ №2099372]. Пигмент может быть дополнительно покрыт гидроксидом алюминия в количестве 2-4 мас. % от количества диоксида титана. Далее добавляют водорастворимый силикат в количестве 1-6 мас. % и минеральную кислоту для осаждения, по крайней мере, при рН 8 плотного аморфного диоксида кремния, при этом шлам непрерывно перемешивают и поддерживают температуру 60-100°С на протяжении всего процесса осаждения. Дополнительно к шламу добавляют водный раствор алюмината натрия и серную кислоту для осаждения гидроксида алюминия. Пигмент по изобретению обладает улучшенной прочностью, улучшенной устойчивостью к фотохимическому разложению.
Способ №6
Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при изготовлении красителей для красок, пластин, чернил и бумаги. Пигментный композит содержит основу из диоксида титана и слои оксидов циркония и алюминия [Патент №2135536 (US) по заявке 93004951/25 от 27.08.1999, Заявитель: Керр-Макджи Кемикал ЛЛС (US) Авторы: Келли Энн Грин (US); Томас Ян Браунбридж (US)]. Частицы ТiO2 диспергируют в воде, добавляют диспергатор (гексаметафосфат натрия). Полученную суспензию диоксида титана нагревают до 46,11-50°С, добавляют раствор H2SO4 для поддержания рН от 7 до 9. Вводят раствор сульфата циркония. Осаждают 0,1-2,5% гидроксида циркония от массы ТiO2 в пересчете на ZrO2. Добавляют водный раствор NaOH для поддержания рН от 7 до 9. Вводят водный раствор алюмината натрия. Осаждают 3,5-4% гидроксида алюминия от массы ТiO2 в пересчете на Аl2Oз. Полученный продукт отфильтровывают, промывают водой и сушат при 110°С и измельчают. Пигментный композит имеет улучшенные оптические свойства, такие как рассеяние, блеск, яркость и цвет, а также стойкость.
Общим недостатком способов №4-№6 является многоступенчатость химических реакций и большое число реагентов, необходимых для их осуществления, а также отсутствие данных по качеству наносимых слоев на поверхность зерен порошков диоксида титана, что не позволяет определить целесообразность нанесения последующих слоев после нанесения предыдущих. Например, в способе №5 после нанесения слоя СеO2 фото- и радиационная стойкость полученной композиции не определялась и не была доказана необходимость нанесение еще слоя SiO2, а в способе №6 после нанесения слоя ZrO2 фото- и радиационная стойкость полученной композиции не определялась и не была доказана необходимость нанесение еще слоя Аl2О3.
Способ №7
Известен модификатор для диоксида циркония - SrO [Ремпель С.И., Дрикер Б.Н., Рутман Д.С. и др. Способ получения стабилизированной двуокиси циркония. А. с. 522138 СССР // Б.Н. 1976, N 3, с. 66] для повышения стойкости к световому облучению, роль которого состоит в захвате и анигиляции возникающих при облучении дефектов. Однако данный модификатор недостаточно эффективен, так как создает дополнительное светорассеяние на границах. Величина светорассеяния S согласно теории Релея выражается формулой [Ландберг Г.С. Оптика. М.: Наука, 1976, 926 с.]
Figure 00000002
где А - коэффициент, зависящий от длины волны, объема и числа рассеивающих частиц и расстояния до источника;
εП, εМ - диэлектрическая проницаемость пигмента и модификатора соответственно.
Способ №8
Разработан также способ повышения радиационной стойкости терморегулирующих покрытий [Патент РФ №2581278]. Способ основан на их изготовлении из порошков без связующих веществ. Изобретение относится к терморегулирующим покрытиям и способу их формирования на внешних поверхностях космических аппаратов с применением метода газотермического напыления. Комбинированное терморегулирующее покрытие содержит нанесенный на подложку подслой из металлического материала, слой керамического материала класса «солнечные отражатели», не сплошной слой материала класса «истинные отражатели», нанесенный дискретными каплями на поверхность слоя керамического материала. Этот способ выбран в качестве прототипа. В нем так же, как и в предлагаемом в настоящем изобретении способе, используется метод напыления металлического материала на подложку или на корпус космического аппарата с последующим нанесением покрытий класса солнечные отражатели. Недостатком этого способа является его многостадийность и наличие нескольких слоем наносимого материала.
Пример 1
К порошку BaTiZrO3 добавляют полимерный лак КО-859 в соотношении масс, типичном для лакокрасочных терморегулирующих покрытий класса «солнечные оптические отражатели», равном 0,75:0,25. Добавляют растворитель в количестве 1/4 от объема лака и дистиллированную воду. Приготовленную смесь перемешивают в магнитной мешалке в течение 10-12 час, наносят на металлическую подложку и высушивают 24 часа при комнатной температуре. Получают лакокрасочное терморегулирующее покрытие класса «солнечные оптические отражатели» на основе пигмента титаната бария. Покрытие помещают в вакуумную камеру, получают вакуум в камере не хуже 10-6 тор, измеряют спектры диффузного отражения в солнечном диапазоне - от 0,25 до 2,5 мкм в исходном состоянии (ρλ0). Затем покрытие облучают электронами и после каждого времени облучения измеряют спектр облученного образца (ρλt). По полученным спектрам ρλo рассчитывают интегральный коэффициент поглощения солнечного излучения до облучения (аso,) и после каждого времени облучения (ast). Интегральный коэффициент поглощения солнечного излучения рассчитывали по спектрам диффузного отражения, а его изменение после облучения по разности значений коэффициента поглощения до (as0) и после облучения (а): Δas=as0 [Калистратова О.В., Лютак Д.И., Харлова Е.В. и др. Комбинированное терморегулирующее покрытие и способ его формирования // http://www. findpatent. ru/ patent/258/2581278.html]. Коэффициент поглощения as рассчитывали по формуле:
Figure 00000003
где Rs - среднеарифметическое значение коэффициента диффузного отражения, рассчитанное по 24 точкам на длинах волн, соответствующих равноэнергетическим участкам спектра излучения Солнца; Iλ - спектральная интенсивность излучения солнца;(λ12) - спектральный диапазон излучения Солнца; n - число точек на шкале длин волн, в которых рассчитывали значения коэффициента диффузного отражения
После облучения порошков или покрытий рассчитывают изменение интегрального коэффициента поглощения по отношению к значению до облучения: Δas=ast-as0. Получают зависимость значений Δas от времени облучения, что является мерой радиационной стойкости данного покрытия.
Пример 2
К порошку BaTiZrO3 добавляют калиевое жидкое стекло K2SiO3 в соотношении масс, типичном для лакокрасочных терморегулирующих покрытий класса «солнечные оптические отражатели», равном 0,75:0,25. Добавляют растворитель в количестве 1/4 от объема жидкого стекла и дистиллированную воду.
Приготовленную смесь перемешивают в магнитной мешалке в течение 10-12 час, наносят на металлическую подложку и высушивают 24 часа при комнатной температуре. Получают керамическое терморегулирующее покрытие класса «солнечные оптические отражатели» на основе пигмента титаната бария. Покрытие помещают в вакуумную камеру, получают вакуум в камере не хуже 10-6 тор, измеряют спектры диффузного отражения в солнечном диапазоне - от 0,25 до 2,5 мкм в исходном состоянии (ρλ0). Затем покрытие облучают электронами и после каждого времени облучения измеряют спектр облученного образца (ρλt). По полученным спектрам ρλo рассчитывают интегральный коэффициент поглощения солнечного излучения до облучения (аso) и после каждого времени облучения (ast). Рассчитывают изменение интегрального коэффициента поглощения по отношению к значению до облучения: Δas=ast-as0. Получают зависимость значений Δas от времени облучения, что является мерой радиационной стойкости покрытия данного типа.
Пример 3
Порошок BaTiZrO3 запрессовывают в чашечки, получают терморегулирующее покрытие класса «солнечные оптические отражатели» на основе пигмента титаната бария в виде керамической плитки. Покрытие помещают в вакуумную камеру, получают вакуум в камере не хуже 10-6 тор, измеряют спектры диффузного отражения в солнечном диапазоне - от 0,25 до 2,5 мкм в исходном состоянии (ρλ0)-Затем покрытие облучают электронами и после каждого времени облучения измеряют спектр облученного образца (ρλt). По полученным спектрам ρλo рассчитывают интегральный коэффициент поглощения солнечного излучения до облучения (aso) и после каждого времени облучения (аst). Рассчитывают изменение интегрального коэффициента поглощения по отношению к значению до облучения: Δas=ast-as0. Получают зависимость значений Δas от времени облучения, что является мерой радиационной стойкости покрытия данного типа.
Пример 4
Порошок BaTiZrO3 засыпают в дозатор детонационной установки, зажигают горючую смесь и под действием ударной волны от этой смеси «вбивают» в металлическую мишень, получают терморегулирующее покрытие класса «солнечные оптические отражатели» на основе пигмента титаната бария в виде нанесенных слое. Покрытие помещают в вакуумную камеру, получают вакуум в камере не хуже 10-6 тор, измеряют спектры диффузного отражения в солнечном диапазоне - от 0,25 до 2,5 мкм в исходном состоянии (ρλ0). Затем покрытие облучают электронами и после каждого времени облучения измеряют спектр облученного образца (ρλt). По полученным спектрам ρλo рассчитывают интегральный коэффициент поглощения солнечного излучения до облучения (aso) и после каждого времени облучения (аst). Рассчитывают изменение интегрального коэффициента поглощения по отношению к значению до облучения: Δas=ast-as0. Получают зависимость значений Δas от времени облучения, что является мерой, радиационной стойкости покрытия данного типа.
Результаты расчетов изменений коэффициента поглощения Δas по экспериментально полученным спектрам диффузного отражения до и после облучения ускоренными электронами с энергией 30 кэВ в течение 10, 20, 30, 40, 50 и 60 минут потоком 1⋅1012см-2с-1при температуре 25°С терморегулирующих покрытий №1, №2, №3 и №4 приведены в таблице.
Figure 00000004
Из таблицы следует, что значения Δas при одинаковом времени облучения различных терморегулирующих покрытий на основе порошка титаната бария существенно отличаются. Наименьшей радиационной стойкостью обладает лакокрасочное покрытие №1, за ним в порядке увеличения радиационной стойкости следует покрытие №2 с калиевым жидким стеклом в качестве связующего. Еще большей радиационной стойкостью обладают керамические плитки, полученные прессованием порошка титаната бария без применения связующего вещества. Самой большой радиационной стойкостью при всех значениях времени облучения обладает покрытие №4, нанесенное детонационным способом. Значения Δas этого покрытия в четыре с лишним раза меньше по сравнению со значениями всех других покрытий.
Таким образом, предлагаемое терморегулирующее покрытие титаната бария, нанесенное детонационным методом, обладает самой высокой радиационной стойкостью по сравнению со всеми исследуемыми покрытиями, полученными другими способами.

Claims (1)

  1. Терморегулирующее покрытие класса «солнечные оптические отражатели», приготовленное из порошка BaTiZrO3, отличающееся тем, что с целью увеличения радиационной стойкости порошок на подложку наносится напылением детонационным методом.
RU2016143712A 2016-11-07 2016-11-07 ТЕРМОСТАБИЛИЗИРУЮЩЕЕ РАДИАЦИОННОСТОЙКОЕ ПОКРЫТИЕ BaTiZrO3 RU2656660C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016143712A RU2656660C1 (ru) 2016-11-07 2016-11-07 ТЕРМОСТАБИЛИЗИРУЮЩЕЕ РАДИАЦИОННОСТОЙКОЕ ПОКРЫТИЕ BaTiZrO3

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016143712A RU2656660C1 (ru) 2016-11-07 2016-11-07 ТЕРМОСТАБИЛИЗИРУЮЩЕЕ РАДИАЦИОННОСТОЙКОЕ ПОКРЫТИЕ BaTiZrO3

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2656660C1 true RU2656660C1 (ru) 2018-06-06

Family

ID=62560601

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016143712A RU2656660C1 (ru) 2016-11-07 2016-11-07 ТЕРМОСТАБИЛИЗИРУЮЩЕЕ РАДИАЦИОННОСТОЙКОЕ ПОКРЫТИЕ BaTiZrO3

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2656660C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2712326C1 (ru) * 2019-03-06 2020-01-28 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" им. Шокина") Способ получения поглощающего свч-энергию покрытия

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU895020A1 (ru) * 1979-10-29 1987-04-15 МГУ им.М.В.Ломоносова Способ получени пленок титаната бари
CN1211558A (zh) * 1997-09-18 1999-03-24 中国科学院感光化学研究所 高折射率透明陶瓷微珠及制造方法和用途
RU2421490C1 (ru) * 2009-10-12 2011-06-20 Открытое акционерное общество "Композит" (ОАО "Композит") Терморегулирующее покрытие класса "солнечные отражатели"
RU2429264C2 (ru) * 2009-11-06 2011-09-20 Михаил Михайлович Михайлов Пигмент для светоотражающих термостабилизирующих покрытий
US8066831B2 (en) * 2005-10-28 2011-11-29 The Curators Of The University Of Missouri Shock wave and power generation using on-chip nanoenergetic material
EP2348075B1 (de) * 2005-12-21 2015-11-11 Eckart GmbH WEIßES, IR-STRAHLUNG REFLEKTIERENDES PIGMENT, DESSEN HERSTELLUNG UND VERWENDUNG
RU2581278C2 (ru) * 2014-07-11 2016-04-20 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" Комбинированное терморегулирующее покрытие и способ его формирования

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU895020A1 (ru) * 1979-10-29 1987-04-15 МГУ им.М.В.Ломоносова Способ получени пленок титаната бари
CN1211558A (zh) * 1997-09-18 1999-03-24 中国科学院感光化学研究所 高折射率透明陶瓷微珠及制造方法和用途
US8066831B2 (en) * 2005-10-28 2011-11-29 The Curators Of The University Of Missouri Shock wave and power generation using on-chip nanoenergetic material
EP2348075B1 (de) * 2005-12-21 2015-11-11 Eckart GmbH WEIßES, IR-STRAHLUNG REFLEKTIERENDES PIGMENT, DESSEN HERSTELLUNG UND VERWENDUNG
RU2421490C1 (ru) * 2009-10-12 2011-06-20 Открытое акционерное общество "Композит" (ОАО "Композит") Терморегулирующее покрытие класса "солнечные отражатели"
RU2429264C2 (ru) * 2009-11-06 2011-09-20 Михаил Михайлович Михайлов Пигмент для светоотражающих термостабилизирующих покрытий
RU2581278C2 (ru) * 2014-07-11 2016-04-20 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" Комбинированное терморегулирующее покрытие и способ его формирования

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ХИМИЧЕСКАЯ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ, под ред. И.Л. Кнунянца, Москва, Советская энциклопедия, 1988, с. 243, столбец 462. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2712326C1 (ru) * 2019-03-06 2020-01-28 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" им. Шокина") Способ получения поглощающего свч-энергию покрытия

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Licciulli et al. Photocatalytic TiO 2 coatings on limestone
Mikhailov et al. Prospects for applying BaSO4 powders as pigments for spacecraft thermal control coatings
RU2527262C2 (ru) Пигмент на основе модифицированного порошка диоксида титана
Mikhailov et al. The effects of heating on BaSO4 powders' diffuse reflectance spectra and radiation stability
Chen et al. Optical properties and radiation stability of SiO2/ZnO composite pigment prepared by co-sintering method
Mikhailov et al. Thermal control coatings based on pigments modified with Al2O3 nanoparticles
RU2656660C1 (ru) ТЕРМОСТАБИЛИЗИРУЮЩЕЕ РАДИАЦИОННОСТОЙКОЕ ПОКРЫТИЕ BaTiZrO3
Mikhailov et al. Effect of modifying TiO2 powdert with SiO2 and ZrO2 nanoparticles on its composition, structure, optical properties, and on the alteration of these parameters under solar spectrum quanta
RU2677173C1 (ru) Пигмент на основе порошка BaSO4, модифицированного наночастицами SiO2
US5476696A (en) White thermal control surfaces containing ZrSiO4
Mikhailov et al. On the radiation stability of BaSO4 pigment modified with SiO2 nanoparticles and applied for spacecraft thermal control coatings
RU2678272C1 (ru) ПИГМЕНТ ДЛЯ ТЕРМОРЕГУЛИРУЮЩИХ ПОКРЫТИЙ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ НА ОСНОВЕ ПОРОШКА BaSO4, МОДИФИЦИРОВАННОГО НАНОЧАСТИЦАМИ ZrO2
Fu et al. Comparison of ZnO nanorod array coatings on wood and their UV prevention effects obtained by microwave-assisted hydrothermal and conventional hydrothermal synthesis
RU2716436C1 (ru) ПИГМЕНТ ДЛЯ ТЕРМОРЕГУЛИРУЮЩИХ ПОКРЫТИЙ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ НА ОСНОВЕ ПОРОШКА BaSO4, МОДИФИЦИРОВАННОГО НАНОЧАСТИЦАМИ SiO2
Ratan et al. Microsized-titanium dioxide based self-cleaning cement: Incorporation of calcined dolomite for enhancement of photocatalytic activity
RU2555484C2 (ru) Пигмент на основе порошка диоксида титана, модифицированного наночастицами
CN114502510A (zh) 硫化铋粒子及其制造方法以及其用途
RU2691328C1 (ru) Пигмент для терморегулирующих покрытий космических аппаратов
Mikhailov et al. Effect of SiO2 nanoparticles sizes on the optical properties and radiation resistance of powder mixtures ZrO2 with micron sizes
Mikhailov et al. Optical properties and photostability of silicon dioxide powders modified with SiO2 hollow particles and nanoparticles of various oxides
Mikhailov et al. Photostability of coatings based on TiO2 (Rutile) doped with potassium peroxoborate
Mikhailov et al. Radiation stability of optical properties of Wollastonite powder with SiO2 nanoparticle addition
Mikhailov et al. Optical properties and radiation stability of BaSO4 powders modified with ZrO2 nanoparticles
Ctibor After-glow luminescence of SrZrO3 prepared by plasma spraying
Sirota et al. Effect of irradiation intensity on the rate of photocatalysis of TiO2 coatings obtained by detonation spraying

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20191108