​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). Проект получил грантовую поддержку Российского научного фонда (РНФ).


 
Фото: в лаборатории ТПУ

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. 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», — рассказывает руководитель проекта, доцент отделения экспериментальной физики ТПУ Роман Лаптев.

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.
 

Источники

Ученые ТПУ создадут устойчивые к водородным и радиационным повреждениям композиты
Служба новостей ТПУ (news.tpu.ru), 26/11/2020
Ученые ТПУ создадут устойчивые к водородным и радиационным повреждениям композиты
Научная Россия (scientificrussia.ru), 26/11/2020
Ученые Томского политехнического университета создадут устойчивые к водородным и радиационным повреждениям композиты
Российское атомное сообщество (atomic-energy.ru), 26/11/2020
Ученые ТПУ создадут устойчивые к водородным и радиационным повреждениям композиты
Поиск (poisknews.ru), 27/11/2020
Ученые ТПУ создадут устойчивые к водородным и радиационным повреждениям композиты
Российская национальная нанотехническая сеть (rusnanonet.ru), 27/11/2020
Ученые ТПУ создадут устойчивые к водородным и радиационным повреждениям композиты
Новости науки (novostinauki.ru), 27/11/2020
Ученые ТПУ создадут устойчивые к водородным и радиационным повреждениям композиты
Nanonewsnet.ru, 29/11/2020
Ученые ТПУ создадут устойчивые к водородным и радиационным повреждениям композиты
Инновации Росатома (innov-rosatom.ru), 03/12/2020

Похожие новости

  • 10/12/2020

    Томские ученые модифицируют покрытия для имплантов с помощью ксенона

    ​​​Научная коллаборация Томского политехнического университета (ТПУ), Сибирского государственного медуниверситета (СибГМУ) и Балтийского федерального университета разработала технологию нанесения кальций-фосфатных покрытий на медицинские импланты в газовой среде; исследование показало, что использование ксенона делает покрытия более долговечными, сообщает 9 декабря пресс-служба ТПУ.
    719
  • 29/12/2020

    Наталья Гусева: «2020 год потребовал самоотверженности и готовности к переменам»

    ​Директор Инженерной школы природных ресурсов ТПУ Наталья Гусева поделилась результатами, которых достиг коллектив школы в 2020 году, и рассказала о целях и задачах на будущий год.​   Уходящий год стал точкой отсчета новой реальности для всего мира, и, чтобы в нее «встроиться», нам пришлось многое пересмотреть и изменить в своей деятельности.
    1925
  • 26/07/2021

    «Движущая сила науки – интерес»: физик из США в Томске изучает озон

    ​Профессор университета Центральной Флориды (США) Вячеслав Кокоулин приехал в Томский госуниверситет для работы над проектом «Озон: радиационные свойства на пороге диссоциации, процессы формирования, релаксации и распада; спектроскопическое обеспечение для моделирования спутниковых наблюдений».
    484
  • 24/12/2020

    Алексей Гоголев: «Мы сумели выполнить все обязательства и не снизить планку»

    И.о. руководителя Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ рассказал о достижениях коллектива школы в 2020 году, планах и задачах на следующий год.  2020 год в силу понятных причин стал для нас крайне непростым, но мы достойно выдержали удар, сумев выполнить все обязательства по грантам, программам, не допустить снижения основных индикаторов исследовательской деятельности.
    1183
  • 19/02/2021

    Данные учёных ТГУ помогут в обследовании пациентов с инсультом

    Учёные лаборатории нейробиологии ТГУ в ходе серии экспериментов, проведённых с использованием модели ишемического инсульта у крыс, получили новые данные о процессах, которые происходят в очаге поражения головного мозга.
    915
  • 10/03/2021

    Изучение планктона цифровой голографической камерой поможет экологии

    Ученые лаборатории радиофизических и оптических методов изучения окружающей среды РФФ ТГУ нашли способ определять загрязнения водоемов по планктону. Основной инструмент – цифровая голографическая камера.
    574
  • 23/12/2020

    Директор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Марина Трусова: «Все силы и средства идут на развитие школы»

    ​​О главных событиях и достижениях 2020 года и планах на будущее рассказала директор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Марина Трусова.    Мегагранты Год для коллектива нашей школы был ярким и богатым на события.
    754
  • 15/09/2020

    Физики впервые создали модель для предсказания свойств любых молекул

    Группа ученых-физиков под руководством доцента ФФ ТГУ Рашида Валиева создала новую модель для расчета фотофизических характеристик молекул, которая применима для молекул любой природы, в том числе редкоземельных лантаноидов.
    907
  • 15/12/2020

    Международная команда физиков изучила радиационные свойства озона

    ​​Полученные результаты помогут осуществлять контроль качества озонового слоя, который участвует в формировании атмосферы и климата Земли, влияет на качество воздуха, охраняет планету от жесткого ультрафиолетового излучения.
    750
  • 13/10/2020

    Физики ТГУ улучшили сплавы с памятью формы для космоса и Арктики

    ​Сотрудники лаборатории физики высокопрочных кристаллов ТГУ первыми в мире получили структуру сплавов, обеспечивающую им особую способность к деформации и восстановлению исходной формы до 15 процентов.
    896