Оптические свойства отечественного стеклоуглерода для тепловых приложений


Авторы

Черепанов В. В.1*, Щурик А. Г.2, Миронов Р. А.3

1. Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4
2. АО «Уральский Научно-Исследовательский Институт Композиционных Материалов» , 614014, РФ, г. Пермь, ул. Новозвягинская, 57
3. АО «ОНПП «Технология» им. А.Г. Ромашина», 249031, РФ, Калужская обл., г. Обнинск, Киевское ш., 15

*e-mail: vvcherepanov@yandex.ru

Аннотация

Статья посвящена вопросам получения ключевых спектрально-оптических характеристик стеклоуглерода и их использования для определения в вычислительном эксперименте свойств термостойких ультрапористых сетчатых стеклоуглеродных материалов, производимых в нашей стране. Исходным этапом работы явилось создание технологии и производство макроскопических плотных опытных образцов стеклоуглерода, тождественных по своему составу основе сетчатых материалов. Для получения поверхности образцов, пригодной для спектральных исследований, она дополнительно уплотнялась пиролитическим углеродом, осажденным на нее из газовой фазы. Экспериментальное измерение спектральной полусферической отражательной способности поверхности образцов при ее нормальном освещении позволило определить спектральные значения ключевых оптических постоянных стеклоуглерода ‒ компонент его комплексного показателя преломления, согласованных с фундаментальными соотношениями Крамерса‒Кронига, и ряд производных характеристик. Для теоретического исследования и прогнозирования применялась оригинальная имитационная статистическая спектральная математическая модель, некоторые результаты работы которой приводятся. В частности, определены локальные спектры рассеяния и поглощения сетчатого стеклоуглерода, его индикатриса рассеяния, продемонстрирована зависимость последней от степени анизотропии падающего на образец излучения. Такие данные никогда ранее не получались для подобных структур, хотя они и открывают широкие перспективы для определения техсвойствультрапористых материалов, которые определяют их практическое применение.

Ключевые слова

сетчатый стеклоуглерод, сжатый образец, оптические постоянные, физические свойства, эксперимент, моделирование

Библиографический список

  1. Щурик А.Г. Искусственные углеродные материалы. Пермь, 2009. 342 с.

  2. KlettJ.W. Process for making carbon foam. —United States Patent 6,033,506, March 2000.

  3. Щурик А.Г. Способ получения высокопористого ячеистого углеродного материала. — Патент РФ № 2089494 / заявл. 28.02.95; опубл. 10.09.97, Бюлл. № 25. 

  4. https://ultramet.com/refractory-ope-cee-foams/reticulated-vitreous-carbon-foam

  5. Щурик А.Г., Рожков А.В., Косматенко А.Е. Экспериментальная проверка прочности ВПЯУМ, содержащих наночастицы. В сб. «Итоги диссертационных исследований. Том 1. Материалы X Всероссийского конгресса молодых ученых, Миасс, 9–11 октября 2018». М.:РАН, 2018. С. 3–11.

  6. Алифанов О.М., Черепанов В.В. Методы исследования и прогнозирования свойств высокопористых теплозащитных материалов. М.: Изд-во МАИ, 2014. 264 с.

  7. Щурик А.Г. Результаты уплотнения изотермическим методом некоторых углеродных материалов // Труды конференции «Актуальные проблемы порошкового материаловедения», Пермь, 26–28 ноября 2018. С. 112–118.

  8. Jahoda F.C. Fundamental absorption of barium oxide from itsreflectivity spectrum // Physical Review. 1957. V. 107. N 5. P. 1261–1265.

  9. Musfeldt J.L., Tanner D.B., Paine A.J. Method for the determination of the optical properties of highly conjugated pigments // J. Opt. Soc. Am. A. 1993. V.10. N 12. P. 2648–2657.

  10. Борен К., Хафмен Д. Поглощение и рассеяние света малыми частицами. М: Мир, 1986. 662 с.

  11. Van der Pauw L.J. A method of measuring specific resistivity and Hall effect of discs of arbitrary shape // Phillips Research Reports. 1958. V. 26. N 8. P. 220–224.

  12. Кей Дж., Лэби Т. Таблицы физических и химических постоянных. М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1962. 248 с.

  13. Черепанов В.В. Взаимодействия излучения с фрагментами высокопористого материала. Теория // Тепловые процессы в технике. 2011. Т. 3. № 5. С. 215–227.

  14. Черепанов В.В., Черепанов А.В.Взаимодействие излучения с неортогональными представительными элементами ультрапористых теплозащитных материалов // Тепловые процессы в технике. 2013. Т. 5. № 7. С. 313–320.

  15. Cherepanov V.V., Alifanov O.M., Morzhukhina A.V., Cherepanov A.V. Interaction of radiation with orthogonal representative elements of highly porous materials // Applied Mathematical Modelling. 2016. V. 40. N 5-6. P. 3459–3474.

  16. АлифановО.М., Черепанов В.В., Моржухина А.В. Математическое моделирование ультрапористых неметаллических сетчатых материалов // Инженерно-физический журнал. 2015. Т. 88. № 1. С. 122–132.



Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2024