14.04.2018|05:00

В России впервые создано устройство для сверхточного измерения деформаций в «космических» условиях

Ученые из Института физики им. Л. В. Киренского Сибирского отделения РАН разработали ячейку для исследования свойств материалов при температурах, близких к абсолютному нулю. Такой «дилатометр» сможет исследовать поведение углепластиков, клеев и металлических деталей, которые используются для создания внеземных аппаратов, таких как, например, космический телескоп «Миллиметрон». Соответствующая статья опубликована в Technical Physics Letters.
При изменении условий окружающей среды материалы деформируются. Скажем, металлы при нагревании расширяются. Магнитные материалы подвержены магнитострикции — их размеры меняются вслед за колебаниями состояния намагниченности. Пьезоэлектрические материалы под действием электрического поля также испытывают механические деформации. Космос отличается от Земли тем, что там любое изделие подвергается не только перепадам температур, но и действию вечно меняющихся магнитных, а иногда и электрических полей. Именно поэтому особо высокие требования к устойчивости материалов предъявляются при проектировании космических аппаратов. Разработчики должны точно знать, как поведет себя тот или иный материал при разных внешних условиях.
Особенно важно это сегодня, когда начинается внедрение новых для космоса материалов, таких как углепластик, из которого планировалось делать новый российский космический корабль «Федерация» (впрочем, технологические трудности пока заставляют делать его из металлов). Из того же углепластика SpaceX сегодня строит топливный бак для BFR, на которой в 2020-х годах планирует послать миссию на Марс.
Авторы новой работы разработали и запатентовали уникальную измерительную ячейку, предназначенную для решения как раз этой проблемы. Их устройство называется дилатометр, и он с крайне высокой точностью измеряет сверхмалые деформации твердых образцов в диапазоне температур от −270 до +80 градусов Цельсия.
Основа устройства — емкостный конденсатор, который имеет две плоские обкладки. Одна из обкладок — неподвижная, а другая подвешена на специальной мембране и может смещаться. Исследуемый материал помещается в ячейку, где подвижная обкладка емкостного датчика соприкасается с образцом. Подвергаясь внешнему воздействию — температурному, или какому-то еще — образец изменяет свои размеры, что приводит к смещению подвижной обкладки конденсатора. Емкость конденсатора зависит от расстояния между обкладками, а значит при любой деформации тестируемого материала она меняется. Полученный сигнал пересчитывается в коэффициент линейного расширения. Это первый в России прибор такого уровня точности.
Подобные измерительные ячейки не производятся массово. Обычно их создают под конкретную установку. В данном конкретном случае работа красноярских ученых была связана с созданием российского космической телескопа «Миллиметрон». Он сможет изучать дальний и ближний космос в миллиметровом и инфракрасном диапазоне, и станет первым космическим телескопом таких размеров в этом диапазоне (до 10 метров).
В настоящее время разработчики из Красноярска планируют усовершенствовать дилатометр. Сейчас оно показывает только продольные изменения размера. После доработки оно сможет изучать состояние материала и по поперечной оси, что позволит перейти от «плоского» к объемному представлению о поведении изделия в космосе.
Созданный в рамках космического проекта прибор может найти применение и вне космоса. С его помощью можно изучать мультиферроики — материалы, которые изменяют свои свойства под действие магнитного и электрического полей. Из них в теории можно делать высокочувствительные датчики переменного магнитного поля и СВЧ-генераторы и фильтры.

Источник: https://news.rambler.ru/scitech/39613644-v-rossii-vpervye-sozdano-ustroystvo-dlya-sverhtochnogo-izmereniya-deformatsiy-v-kosmicheskih-usloviyah/

  Опубликовать
Комментарии
Текст комментария
Другие новости в рубрике «Наука и технологии»
Сделано в Красноярске 19/07, 21:01
Первая площадка — лаборатория клеточно-молекулярной физиологии и патологии Научно-исследовательского института медицинских проблем Севера ФИЦ КНЦ СО РАН, основным направлением научной деятельности которого является изучение эпидемиологии, особенностей патогенеза и течения наиболее…
Под Красноярском «черные археологи» нашли редкое древнее захоронение 14/07, 01:00
КРАСНОЯРСК, 13 июл — РИА Новости. «Черные археологи» нашли близ Канска Красноярского края захоронение одного из народов, ранее населявших Сибирь, сообщили РИА Новости в Красноярском краеведческом музее.
Ученые выяснили, что таяние вечной мерзлоты создает условия для роста лиственниц 05/07, 21:00
НОВОСИБИРСК, 5 июля. /ТАСС/. Таяние вечной мерзлоты из-за потепления климата повышает обеспеченность лиственниц минеральными питательными элементами — со временем это может привести к ее распространению в зоне мерзлоты в Центральной…
Ученые из Китая изучат генетику хвойных деревьев в природном парке в Красноярском крае 29/06, 17:01
КРАСНОЯРСК, 29 июня. /ТАСС/. Ученые из Китая прибыли в Красноярский край, где в природном парке «Ергаки» изучат генетические, экологические и возрастные особенности лиственницы и сосны.
Ученый СФУ стала лауреатом премии «Профессор года 2018» 26/06, 13:00
Доктор биологических наук, почетный профессор Красноярска, заведующая кафедрой биотехнологии Сибирского федерального университета Татьяна Волова стала лауреатом национальной премии «Профессор года 2018» в региональной номинации по Сибирскому федеральному округу.
Иностранные ученые будут преподавать в СФУ 13/06, 17:01
В СФУ начался прием заявок на конкурс «Иностранный профессор», объявленныый Дирекцией Программы повышения международной конкурентоспособности (Проект 5-100).

Интервью

Главное за сутки