Международная группа, возглавляемая учеными из Массачусетского технологического института, обнаружила, что добавки небольшого количества углеродных нанотрубок к металлам делает их намного более стойкими к пагубному влиянию радиации на их структуру. В настоящее время все это проверено по отношению к металлам с низкой температурой плавления, к примеру, алюминию, но в недалеком будущем способность нанотрубок замедлять процессы разрушения позволит увеличить надежность и сроки службы энергетических атомных реакторов и прочих ядерных установок, в том числе и используемых в научных целях.

Сильный уровень радиации влияет пагубно не только на все живое, он также является причиной кардинальных структурных изменений в металлах. Постоянное воздействие сильной радиации делает металл пористым и хрупким до тех пор, пока в месте воздействия не образуются трещины и другие дефекты. Естественно, эти процессы влияют в худшую сторону на надежность, безопасность и сроки службы деталей и узлов ядерных установок и ученые и инженеры уже достаточно давно находятся в поисках решения этой проблемы.

Проблема заключается в том, что атомы металла, подвергаясь бомбардировке высокоэнергетическими частицами, видоизменяются или расщепляются. Внутри кристаллической решетки металла формируются микропузырьки гелия. И эти пузырьки, подобно пузырькам азота в крови быстро поднимающегося на поверхность водолаза, могут послужить причиной повреждения материала. А в металле эти пузырьки разрывают границы между зернами, из которых состоит большинство металлических сплавов. Поэтому металл в месте воздействия радиации становится менее прочным и более хрупким.



Ученые обнаружили, что введение в объем металла небольшого количества углеродных нанотрубок, менее двух процентов от объема металла, позволяет металлу обрести высокую стойкость к воздействию радиации. Нанотрубки, равномерно распределенные по объему металла, формируют нечто вроде сети, через которую возникающий гелий отводится за пределы металлических деталей и не он становится причиной возникновения дефектов.

Однако, процесс введения углеродных нанотрубок в металл при высокой температуре разрушает эти нанотрубки и преобразовывает металл в углеродное соединение, в карбид этого металла. Однако, в любом случае эти нанотрубки оставляют свой структурный след в металле, подобный насекомому, пойманному внутри кусочка янтаря. Наличие таких структурных аномалий позволяет гелию беспрепятственно покидать пределы металлических деталей, более того, их наличие в некоторых условиях, способствует самовосстановлению возникающих дефектов.

Ученые произвели сравнение структурных изменений в простом металле и металле с углеродными нанотрубками, которые подвергались воздействию одного и того же потока радиации. Эти исследования показали, что стойкость к радиации металла с нанотрубками в 5-10 раз превышает стойкость чистого металла. Кроме этого, "нанотрубочные" добавки на 50 процентов увеличивают прочность материала и улучшают его гибкость.

В настоящее время все вышесказанное было проверено на алюминии, который имеет относительно низкую температуру плавления. Но ученые в ближайшем времени планирую проверить работу добавок нантрубок на цирконии и на других металлах с более высокой температурой плавления. А пока, с учетом невысокой стоимости производства углеродных нанотрубок, модифицированный алюминий и сплавы на его основе уже можно использовать для изготовления критических элементов ядерных реакторов, хранилищ ядерных отходов и в космической технике.



Ключевые слова:
Металл, Структура, Конструкция, Ядерный, Реактор, Надежность, Прочность, Структура, Углеродные, Нанотрубки

Первоисточник

Другие новости по теме:

Новая cуперрезина из углеродных нанотрубок может использоваться в неблагоприятных космических условиях.

Создан новый наноматериал, гибрид углеродных нанотрубок и графена

Эта машина сваривает металл, не расплавляя его.

Создано наноэлектрогенератор, позволяющий получить энергию путем сжигания топлива, нанесенного на поверхность углеродных нанотрубок

Разработан новый техпроцесс быстрого изготовления деталей из металлического стекла.

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.