Новости

Ученые ТПУ создадут устойчивые к водородным и радиационным повреждениям композиты

27 ноября 2020 Рубрика: Исследования и разработки, Новости организаций Ключевые слова: ТПУ, ОИЯИ, радиационная стойкость материалов, композиционные материалы, наноразмерные материалы

Специалисты Томского политехнического университета разрабатывают научные основы создания композиционных материалов, устойчивых к водородным и радиационным повреждениям. Композиты предполагается создавать на основе наноразмерных металлических многослойных систем цирконий/ниобий (Zr\Nb).

Радиационное облучение и накопление водорода серьезно уменьшают ресурс работы конструкционных материалов водородной и ядерной энергетики. Для повышения физико-механических свойств материалов политехники предлагают наносить на них наноразмерные металлические слои циркония и ниобия (НМС Zr/Nb).

В течение трех «грантовых» лет ученые будут изучать, как влияет облучение протонами и ионами гелия на исследуемые образцы, как меняются свойства и структурно-фазовое состояние НМС Zr/Nb при накоплении водорода. Исследования будут востребованы в ядерной и космических отраслях.

«Предмет нашего исследования — многослойное покрытие с чередующимися слоями ниобия и циркония. Теоретические расчеты показывают, что граница раздела между этими слоями — достаточно специфическая структура, — рассказывает руководитель проекта, доцент отделения экспериментальной физики ТПУ Роман Лаптев. — Образующиеся дефекты в ней аннигилируют, материал обладает свойством самовосстановления. Наша задача — подтвердить этот эффект экспериментально, с помощью позитронов. В ТПУ более 20 лет разрабатываются методы позитронной спектроскопии, а в отделении экспериментальной физики создана одна из лучших установок в России — гибридный цифровой комплекс позитронной спектроскопии».

Сначала ученые готовят образцы — на пластины кремния наносят несколько чередующихся слоев ниобия и циркония. Общая толщина покрытия — один микрон, толщина каждого слоя — от 20 до 100 нанометров. Затем образцы облучают на ускорителе и после этого исследуют на разных установках Томского политеха и не только.

Эксперимент с помощью позитронных пучков проводят в Объединенном институте ядерных исследований (Дубна), где трудится один из участников научного коллектива — PhD Кшиштоф Семек. При этом политехники уже обратились к специалистам исследовательского ядерного реактора ТПУ, чтобы создать пучки позитронов для экспериментов на своей базе.

Параллельно экспериментам научная группа ведет первопринципные расчеты структуры НМС Zr/Nb при накоплении водорода и гелия, а также рассчитывает параметры аннигиляции позитронов в этой структуре.

Предполагается, что в итоге будут разработаны рекомендации по выбору оптимальных параметров нанесения наноразмерных металлических слоев Zr/Nb для создания водородо- и радиационностойких композиционных материалов.

Исследование проводится совместно с коллегами из ОИЯИ и Белорусского государственного университета.

Проект получил грантовую поддержку Российского научного фонда (РНФ).

Добавить комментарий

  • 28
  • 29
  • 30
  • 31
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16
  • 17
  • 18
  • 19
  • 20
  • 21
  • 22
  • 23
  • 24
  • 25
  • 26
  • 27
  • 28
  • 29
  • 30
  • 31