Тормозные диски для самолетов, 3D-принтер с двумя методами печати, новые материалы отечественного производства и другие инновационные проекты разрабатывают учёные Химико-технологического кластера научного дивизиона Росатома. Подробнее про уникальные технологические установки и образцы изделий, которые способны заменить зарубежные компоненты, расскажем в статье.
Разработки для авиации
Для предприятий авиаотрасли вопрос импортозамещения остается острым. Значительная работа проведена по поддержанию авиационного парка в эксплуатации, но необходимо освоить производство собственных расходных компонентов. Госкорпорация «Росатом» делает серьезные шаги к созданию цельной авиационно-производственной структуры, которая будет заниматься производством комплектующих для иностранных воздушных судов.
Так, в АО «НИИграфит» работают над созданием тормозных дисков из углерод-углеродных композиционных материалов (УУКМ), которыми комплектуются практически все коммерческие самолеты. В институте уже разработали образцы фрикционных дисков из УУКМ, изготовленные из отечественного сырья. По своим физико-механическим, тепловым и трибологическим свойствам они не уступают зарубежным аналогам.
Ученые «НИИграфита» разработали материал с ресурсом, сопоставимым с импортными материалами. Об этом рассказал заместитель директора по науке и инновациям АО «НИИграфит» Артур Гареев:
«В лаборатории создан материал и первый образец теплового пакета, для организации серийного выпуска которого имеются необходимые производственные мощности и компетенции. Поскольку тормозная система является одним из сложнейших компонентов, обеспечивающим безопасное приземление воздушного судна, то основным этапам который предстоит преодолеть является проведение испытаний и сертификация. Тут мы плотно работаем с разработчиками авиационной техники, в связке с которыми планируем пройти этот путь. Иными словами, сделать тормоз проще, чем поставить его на самолет».
Отечественные 3D-принтеры
В «НИИграфит» развивают аддитивные технологии: учёные разработали и изготовили опытный образец 3D-принтера. Уникальная установка решает задачу производства сложнопрофильных изделий из керамических композиционных материалов.
Это первый отечественный 3D-принтер с применением сразу двух методов аддитивной печати: FDM/LDM и SLA. Независимые модули параллельно ведут работу по построению различных элементов. Впервые применена технология 3D-печати изделий из керамического композиционного материала с применением полимерных поддержек. Это позволяет задать разный угол наклона и изгиба детали, что недоступно для традиционных методов.
С помощью 3D-принтера можно мелкосерийно производить изделия для атомной энергетики, авиационной и других отраслей промышленности.
Новые материалы и аккумуляторы
Новые материалы являются драйвером кардинального преобразования многих отраслей. Например, водородная энергетика усиливает свои позиции в транспорте и системах накопления энергии. Госкорпорация «Росатом» позиционирует водород в качестве экологичной альтернативы обычному топливу, а его получение – в качестве способа повышения общей эффективности генерации энергии на АЭС. В России организована сборка водородных топливных элементов (электрохимических генераторов) из импортных комплектующих, темпы которой снижены из-за геополитической обстановки. В рамках «дорожной карты» «Системы накопления энергии» Госкорпорация «Росатом» ведет научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по разработке первого отечественного водородного двигателя.
В лаборатории дисперсных углеродных материалов и методов исследования «НИИграфит» разработали биполярные пластины (коллекторные пластины) и материал для газодиффузионных слоев водородного двигателя. Изделия выполнены полностью из отечественного исходного сырья.
С целью уменьшить вес биполярной пластины в «НИИграфите» применили композитный материал, который отличается высокой химической стойкостью и позволяет направленно регулировать электрические и механические свойства пластины, чтобы добиваться оптимальных свойств. В итоге вес водородного двигателя должен снизиться на 30-40%.
Институт также разработал технологию создания газодиффузионных слоев из углеродного войлока, углеродная основа для получения которого выпускается на собственной производственной площадке в г. Заречном.
Ученые достигли заметных успехов с выпуском теплопроводящих фольгированных диэлектриков, которые вышли из области экспериментальных технологий. Производственные мощности «НИИграфита» позволяют выпускать более 500 квадратных метров в год. Фольгированные диэлектрики соответствуют уровню мировых производителей и превосходят решения других отечественных производителей, что послужит основой для конкурентного развития отечественной электротехнической промышленности.
Про значимость разработки рассказал Артур Гареев:
«Эксплуатационные свойства и механические характеристики базовых материалов для печатных плат определяют возможность изготовления изделий электронной компонентной базы и радиоэлектронных средств. Из года в год технология изготовления печатных плат усложняется, повышаются требования к надежности и долговечности электронных устройств, а их монтаж приходится осуществлять все более плотно, из-за чего возникает новый уровень требований к толщине и теплофизическим свойствам материалов. Мы включились в работу в 2019 году, а в текущем моменте наладили опытно-промышленную технологию. Прошли сложный путь достаточно быстро, так как заказчик по данному проекту «Электромаш» заинтересован в коммерциализации научно-технической разработки не менее чем команда «НИИграфита». С использованием нашей технологии целый ряд заказчиков планирует наладить выпуск новых типов печатных плат».
В институте также реализуют проект по разработке натрий ионных аккумуляторов, который стартовал в 2022 году. В рамках проекта проведены собственные исследования: изготовлен упрощенный лабораторный образец, определена методология тестирования, подтверждены аналитические предсказания ключевых характеристик. В этом году ученые представят лабораторные образцы высокомощных и энергоемких аккумуляторов.
Полную версию статьи читайте на сайте «Атомная энергия. 2:0».
***
Подписывайтесь на канал и следите за новостями науки.
