RU2678272C1 - PIGMENT FOR THERMAL REGULATING COATINGS OF SPACE VEHICLES BASED ON BaSO4 POWDER MODIFIED BY ZrO2 NANOPARTICLES - Google Patents
PIGMENT FOR THERMAL REGULATING COATINGS OF SPACE VEHICLES BASED ON BaSO4 POWDER MODIFIED BY ZrO2 NANOPARTICLES Download PDFInfo
- Publication number
- RU2678272C1 RU2678272C1 RU2018115584A RU2018115584A RU2678272C1 RU 2678272 C1 RU2678272 C1 RU 2678272C1 RU 2018115584 A RU2018115584 A RU 2018115584A RU 2018115584 A RU2018115584 A RU 2018115584A RU 2678272 C1 RU2678272 C1 RU 2678272C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pigment
- nanoparticles
- coatings
- temperature
- radiation
- Prior art date
Links
- 239000000049 pigment Substances 0.000 title claims abstract description 38
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 title claims abstract description 11
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims description 35
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 title claims description 24
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 18
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 title 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 33
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 18
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 2
- 239000005543 nano-size silicon particle Substances 0.000 abstract 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 25
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 20
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 17
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 12
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 9
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 8
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 5
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 5
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 5
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 4
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 238000000985 reflectance spectrum Methods 0.000 description 3
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 aluminum cations Chemical class 0.000 description 2
- ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N aluminum;sodium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Na+].[Al+3] ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 2
- 229910001388 sodium aluminate Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- IVORCBKUUYGUOL-UHFFFAOYSA-N 1-ethynyl-2,4-dimethoxybenzene Chemical compound COC1=CC=C(C#C)C(OC)=C1 IVORCBKUUYGUOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021486 amorphous silicon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 239000008199 coating composition Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000320 mechanical mixture Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 230000005476 size effect Effects 0.000 description 1
- GCLGEJMYGQKIIW-UHFFFAOYSA-H sodium hexametaphosphate Chemical compound [Na]OP1(=O)OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])O1 GCLGEJMYGQKIIW-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 235000019982 sodium hexametaphosphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 239000001577 tetrasodium phosphonato phosphate Substances 0.000 description 1
- 230000001331 thermoregulatory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- ZXAUZSQITFJWPS-UHFFFAOYSA-J zirconium(4+);disulfate Chemical compound [Zr+4].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O ZXAUZSQITFJWPS-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
- C09D5/26—Thermosensitive paints
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/52—Protection, safety or emergency devices; Survival aids
- B64G1/54—Protection against radiation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B1/00—Nanostructures formed by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F11/00—Compounds of calcium, strontium, or barium
- C01F11/46—Sulfates
- C01F11/462—Sulfates of Sr or Ba
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
- C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
- C09C1/02—Compounds of alkaline earth metals or magnesium
- C09C1/027—Barium sulfates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
- C09C3/00—Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
- C09C3/06—Treatment with inorganic compounds
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
- G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Geology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Critical Care (AREA)
- Emergency Medicine (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к терморегулирующим покрытиям, предназначенным для поддержания температуры объектов, на которые они нанесены, в том числе для терморегулирующих покрытий, используемых в области пассивных методов регулирования температуры объектов, а именно для терморегулирующих покрытий космических аппаратов. Изобретение может быть использовано в космической технике, в строительной индустрии, а также в химической, пищевой, легкой и других отраслях промышленности для термостатирования устройств или технологических объектов.The invention relates to temperature-controlled coatings designed to maintain the temperature of the objects on which they are applied, including temperature-controlled coatings used in the field of passive methods for controlling the temperature of objects, namely, temperature-controlled coatings of spacecraft. The invention can be used in space technology, in the construction industry, as well as in the chemical, food, light and other industries for thermostating of devices or technological objects.
Порошки сульфата бария относятся к пигментам, которые перспективны для приготовления терморегулирующих покрытий, так как обладает большой шириной запрещенной зоны, что обеспечивает малое значение интегрального коэффициента поглощения солнечного излучения (a s). В сочетании с большой интегральной полусферической излучательной способностью в инфракрасной области спектра (ε) они обеспечивают малое значение отношения as/ε, что позволяет отнести их к перспективным пигментам для ТРП класса «оптические солнечные отражатели». Кроме того, порошки этого соединения обладают относительно высокой радиационной стойкостью, что позволяет использовать их в качестве пигментов ТРП, работающих в условиях действия заряженных частиц космического пространства (КП).Barium sulfate powders are pigments that are promising for the preparation of temperature-controlled coatings, since they have a large band gap, which ensures a small value of the integral absorption coefficient of solar radiation ( a s ). In combination with a large integrated hemispherical emissivity in the infrared region of the spectrum (ε), they provide a small value of the ratio a s / ε, which allows us to attribute them to promising pigments for TRPs of the class “optical solar reflectors”. In addition, the powders of this compound have a relatively high radiation resistance, which allows them to be used as TRP pigments operating under the action of charged particles of outer space (KP).
Но под действием излучений космического пространства в сульфате бария образуются радиационные дефекты, что приводит к появлению полос поглощения, обусловленных этими дефектами, уменьшению коэффициента отражения, увеличению коэффициента поглощения as, увеличению доли поглощаемой энергии. Температура космических аппаратов при этом будет повышаться, будет нарушаться тепловые режимы работы приборов и устройств и сокращаются сроки их активного существования. Для повышения устойчивости порошков сульфата бария к действию излучений космического пространства могут быть примененным различные способы, разработанные для оксидных пигментов.But under the influence of outer space radiation, barium sulfate forms radiation defects, which leads to the appearance of absorption bands due to these defects, a decrease in the reflection coefficient, an increase in the absorption coefficient a s , and an increase in the fraction of absorbed energy. In this case, the temperature of spacecraft will increase, the thermal modes of operation of devices and devices will be violated, and their active existence will be reduced. To increase the resistance of barium sulfate powders to the effects of outer space radiation, various methods developed for oxide pigments can be applied.
Порошки сульфата бария, как и порошки оксидов цинка и алюминия, диоксидов титана и циркония не стехиометричны по кислороду, и в них под действием излучений образуются центры окраски на биографических анионных вакансиях. Такие пигменты, помимо отражающих покрытий космических аппаратов и люминофоров, где они подвержены действию потоков заряженных частиц, широко применяются в бытовых условиях (краски, бумага, резины), в которых из ионизирующих факторов действует только солнечное электромагнитное излучение.Barium sulfate powders, as well as powders of zinc and aluminum oxides, titanium and zirconia, are not stoichiometric in oxygen, and color centers on biographical anion vacancies are formed in them under the influence of radiation. Such pigments, in addition to reflective coatings of spacecraft and phosphors, where they are exposed to the flow of charged particles, are widely used in everyday conditions (paints, paper, rubbers), in which only solar electromagnetic radiation acts from ionizing factors.
Выполненные ранее исследования спектров диффузного отражения (ρλ) и разностных спектров диффузного отражения (Δρλ) терморегулирующих покрытий на основе порошков -пигментов после облучения электронами с энергией 30 кэВ показали, что изменения спектров происходят, в основном, в в тех областях спектра, в которой расположены полосы поглощения дефектов анионной подрешетки - полосы F- и Р+-центровPrevious studies of diffuse reflectance spectra (ρ λ ) and differential diffuse reflectance spectra (Δρ λ ) of temperature-controlled coatings based on pigment powders after irradiation with 30 keV electrons showed that changes in the spectra occur mainly in those spectral regions which are located the absorption bands of defects of the anionic sublattice - bands of F - and P + centers
Этими исследованиями показано, что образование фото - или радиационных дефектов происходит по ионизационному механизму. Первичные процессы взаимодействия различных видов излучения с порошками - пигментами ТРП ZnO, TiO2, ZrO2, Al2O3, и др. качественно одинаковы: образуются электроно-дырочные пары, дырки движутся к отрицательно заряженной поверхности, нейтрализуют кислород решетки, который покидает поверхность с образованием анионных вакансий сначала в поверхностных слоях, затем в объеме зерен порошков [Нещименко В.В. Исследование структуры, свойств и радиационной стойкости оксидных порошков, модифицированных наночастицами. // Автореферат диссертации доктора физ. -мат. наук, Томск, ТУСУР, 2017, 34 с].These studies have shown that the formation of photo - or radiation defects occurs by the ionization mechanism. The primary processes of interaction of various types of radiation with powders - pigments TRP ZnO, TiO 2 , ZrO 2 , Al 2 O 3 , etc. are qualitatively identical: electron-hole pairs are formed, holes move to a negatively charged surface, neutralize the lattice oxygen that leaves the surface with the formation of anionic vacancies, first in the surface layers, then in the bulk of the powder grains [V. Neshchimenko Investigation of the structure, properties and radiation resistance of oxide powders modified by nanoparticles. // Abstract of the thesis of doctor phys. -mat. Sciences, Tomsk, TUSUR, 2017, 34 s].
При малых дозах облучения вклад анионных вакансий в общую концентрацию образованных электронных центров окраски может быть определяющим и даже основным. Поэтому представляются важными исследования, направленные на разработку способов увеличения фото- и радиационной стойкости таких пигментов.At low radiation doses, the contribution of anionic vacancies to the total concentration of the formed electronic color centers can be decisive and even basic. Therefore, it seems important to research aimed at developing ways to increase the photo and radiation resistance of such pigments.
Ранее были получены положительные результаты по повышению стабильности спектров диффузного отражения к облучению электронами с энергией 30 кэВ вследствие изменения гранулометрического состава и удельной поверхности другого пигмента-порошка рутила [Михайлов М.М., Власов В.А. О размерном эффекте оптических свойств порошков TiO2 // Изв. вузов. Физика, 1998, №12, с. 52-58], [Михайлов М.М. Зависимость оптических свойств от удельной поверхности и размеров зерен порошков диоксида титана. // Журнал прикладной спектроскопии, 2006, т. 73, №1, с. 73-77].Previously, positive results were obtained on increasing the stability of diffuse reflection spectra to irradiation with 30 keV electrons due to changes in the particle size distribution and specific surface of another rutile pigment powder [Mikhailov MM, Vlasov VA On the size effect of the optical properties of TiO 2 powders // Izv. universities. Physics, 1998, No. 12, p. 52-58], [Mikhailov M.M. Dependence of optical properties on specific surface and grain sizes of titanium dioxide powders. // Journal of Applied Spectroscopy, 2006, v. 73, No. 1, p. 73-77].
Способ №1Method number 1
Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при изготовлении красок, т.е. таких же покрытий, как и в способах №1-№3. Пигментный композит содержит основу из диоксида титана и слои оксидов циркония и алюминия, полученную суспензию нагревают до 46,11-50°С [Патент РФ №2135536: Частицы TiO2 диспергируют в воде, добавляют диспергатор (гексаметафосфат натрия)]. Добавляют раствор H2SO4 для поддержания рН от 7 до 9. Вводят раствор сульфата циркония. Осаждают 0,1-2,5% гидроксида циркония от массы TiO2 в пересчете на ZrO2. Добавляют водный раствор NaOH для поддержания рН от 7 до 9. Вводят водный раствор алюмината натрия. Осаждают 3,5-4% гидроксида алюминия от массы TiO2 в пересчете на Al2O3. Полученный продукт отфильтровывают, промывают водой и сушат при 110°С. Измельчают. Пигментный композит имеет улучшенные оптические свойства, такие, как рассеяние, блеск, яркость и цвет, а также стойкость.The invention relates to the chemical industry and can be used in the manufacture of paints, i.e. the same coatings as in methods No. 1-No. 3. The pigment composite contains a base of titanium dioxide and layers of zirconium and aluminum oxides, the resulting suspension is heated to 46.11-50 ° C [RF Patent No. 2135536: TiO 2 particles are dispersed in water, a dispersant (sodium hexametaphosphate) is added]. A solution of H 2 SO 4 is added to maintain a pH of 7 to 9. A zirconium sulfate solution is introduced. Precipitated 0.1-2.5% zirconium hydroxide by weight of TiO 2 in terms of ZrO 2 . An aqueous solution of NaOH is added to maintain a pH of 7 to 9. An aqueous solution of sodium aluminate is introduced. Precipitated 3.5-4% aluminum hydroxide by weight of TiO 2 in terms of Al 2 O 3 . The resulting product is filtered off, washed with water and dried at 110 ° C. Chopped. The pigment composite has improved optical properties such as scattering, gloss, brightness and color, as well as durability.
Недостатком данной композиции является то, что пигмент имеет большое число компонентов и большое количество технологических операций по нанесению слоев различных оксидов металла на поверхность частиц диоксида титана -основной составляющей пигмента..The disadvantage of this composition is that the pigment has a large number of components and a large number of technological operations for applying layers of various metal oxides on the surface of titanium dioxide particles, the main component of the pigment ..
Способ №2Method number 2
Изобретение относится к пигментному рутильному диоксиду титана, к способу его получения и может быть использовано в производстве красок, пластмасс и слоистых пластинок на бумажной основе. Сущность изобретения заключается в пигменте, состоящем из частиц диоксида титана с осажденными на них оксидом церия в количестве 0,01-1 мас. % и плотным аморфным диоксидом кремния в количестве 1-8 мас. % от количества диоксида титана [Патент РФ №2099372]. Пигмент может быть дополнительно покрыт гидроксидом алюминия в количестве 2-4 мас. % от количества диоксида титана. Далее добавляют водорастворимый силикат в количестве 1-6 мас. % и минеральную кислоту для осаждения, по крайней мере, при рН 8 плотного аморфного диоксида кремния, при этом шлам непрерывно перемешивают и поддерживают температуру 60-100°С на протяжении всего процесса осаждения. Дополнительно к шламу добавляют водный раствор алюмината натрия и серную кислоту для осаждения гидроксида алюминия. Пигмент по изобретению обладает улучшенной прочностью, улучшенной устойчивостью к фотохимическому разложению.The invention relates to pigment rutile titanium dioxide, to a method for its production and can be used in the manufacture of paints, plastics and laminated plates on a paper basis. The invention consists in a pigment consisting of particles of titanium dioxide with cerium oxide deposited on them in an amount of 0.01-1 wt. % and dense amorphous silicon dioxide in an amount of 1-8 wt. % of the amount of titanium dioxide [RF Patent No. 2099372]. The pigment may be further coated with aluminum hydroxide in an amount of 2-4 wt. % of the amount of titanium dioxide. Then add water-soluble silicate in an amount of 1-6 wt. % and mineral acid for precipitation, at least at pH 8 of dense amorphous silica, while the sludge is continuously mixed and maintained at a temperature of 60-100 ° C throughout the entire deposition process. In addition to the sludge, an aqueous solution of sodium aluminate and sulfuric acid are added to precipitate aluminum hydroxide. The pigment according to the invention has improved strength, improved resistance to photochemical decomposition.
Недостатком данной композиции является то, что на поверхность основной составляющей пигмента - диоксида титана наносят слои диоксида церия, диоксида кремния и гидрооксида алюминия. Большое число наносимых компонентов требует большого количество технологических операций и, соответственно, увеличивает время их выполнения и стоимость получаемого продукта.The disadvantage of this composition is that on the surface of the main component of the pigment - titanium dioxide, layers of cerium dioxide, silicon dioxide and aluminum hydroxide are applied. A large number of applied components requires a large number of technological operations and, accordingly, increases their execution time and the cost of the resulting product.
Способ №3Method number 3
Разработана композиция [Reflective Coating Composition. Application: 2008150546/15, 19.12.2008. Effective date for property rights: 19.12.2008.The composition [Reflective Coating Composition. Application: 2008150546/15, 12.19.2008. Effective date for property rights: 12.19.2008.
Inventor(s): Zhabrev V.A., Kuznetsova L.A., Efimenko L.P. et. al. Proprietor(s): Uchrezhdenie Rossijskoj akademii nauk Institut khimiisilikatov imeni I.V. Grebenshchikova (IKhS RAN)] для получения светостойкого отражающего покрытия, включающая в качестве наполнителя механическую смесь оксидов металла ZrO2 (30-55 мас. %) и MgO (25-35 мас. %) с размером частиц 80-120 нм, в качестве связующего - жидкое стекло (20-25 мас. %). Недостатком данной композиции является то, что пигмент полностью на 100% состоит из наночастиц, стоимость которых во много раз превышает стоимость этих же соединений с частицами микронных размеров. Нанопорошки используются не эффективно с точки зрения повышения светостойкости, поскольку для этих целей достаточно несколько процентов наночастиц от массы пигмента, который они обволакивают, создавая слои, выступающие в качестве центров релаксации первичных дефектов, образованных облучением.Inventor (s): Zhabrev VA, Kuznetsova LA, Efimenko LP et. al. Proprietor (s): Uchrezhdenie Rossijskoj akademii nauk Institut khimiisilikatov imeni IV Grebenshchikova (IKhS RAN)] to obtain a light-resistant reflective coating, comprising as a filler a mechanical mixture of metal oxides ZrO 2 (30-55 wt.%) And MgO (25-35- .%) with a particle size of 80-120 nm, liquid glass (20-25 wt.%) as a binder. The disadvantage of this composition is that the pigment is completely 100% composed of nanoparticles, the cost of which is many times higher than the cost of the same compounds with micron particles. Nanopowders are not used effectively from the point of view of increasing light resistance, since for this purpose a few percent of the nanoparticles of the mass of the pigment that they envelop is sufficient, creating layers that act as relaxation centers for the primary defects formed by irradiation.
Способ №4Method number 4
Известен способ получения пигмента на основе микро- и нанопорошков оксида алюминий [Пигмент на основе микро- и нанопорошков оксида алюминия // Патент РФ №2533723 от 20.09.2014]. Изобретение относится к составам пигментов для белых красок и покрытий, в том числе для терморегулирующих покрытий, используемых в области пассивных методов терморегулирования объектов, а именно для терморегулирующих покрытий космических аппаратов. Изобретение может быть использовано в космической технике, в строительной индустрии, а также в химической, пищевой, легкой и других отраслях промышленности для термостатирования устройств или технологических объектов.A known method of producing pigment based on micro- and nanopowders of aluminum oxide [Pigment based on micro- and nanopowders of aluminum oxide // RF Patent No. 2533723 from 09/20/2014]. The invention relates to compositions of pigments for white paints and coatings, including for temperature-controlled coatings used in the field of passive methods of thermal control of objects, namely, temperature-controlled coatings of spacecraft. The invention can be used in space technology, in the construction industry, as well as in the chemical, food, light and other industries for thermostating of devices or technological objects.
Оксид алюминия относится к пигментам, которые особенно перспективны для приготовления терморегулирующих покрытий, так как имеет большую ширину запрещенной зоны (Eg>6 эВ), поэтому не поглощает значительную часть ультрафиолетового излучения и обладает низким коэффициентом поглощения солнечного излучения as и большой излучательной способностью в инфракрасной области спектра 8. Пигмент получают путем перемешивания смеси, содержащей 4,0 мас. % нанопорошка Al2O3 и 96,0 масс. % микропорошка оксида алюминия в магнитной мешалке с добавлением дистиллированной воды, выпаривания полученного раствора в сушильном шкафу при 150°С в течение 6 часов, перетирания в агатовой ступке и прогревания при температуре 800°С в течение 2 часов, повторного перетирания в агатовой ступке.Alumina refers to pigments that are especially promising for the preparation of thermoregulatory coatings, since it has a large band gap (Eg> 6 eV), therefore, it does not absorb a significant part of ultraviolet radiation and has a low absorption coefficient of solar radiation a s and a large emissivity in infrared spectral region 8. The pigment is obtained by mixing a mixture containing 4.0 wt. % nanopowder Al 2 O 3 and 96.0 wt. % alumina micropowder in a magnetic stirrer with the addition of distilled water, evaporating the resulting solution in an oven at 150 ° C for 6 hours, grinding in an agate mortar and heating at 800 ° C for 2 hours, and grinding again in an agate mortar.
Способ №5Method number 5
Разработан способ повышения радиационной стойкости порошков диоксида циркония, модифицированных собственными наночастицами ZrO2 [Пигмент на основе микро- и нанопорошков диоксида циркония // Патент РФ №2532434 от 08.09.2014].Способ заключается в приготовлении смеси микропорошка диоксида циркония и нанопорошка диоксида циркония, содержащей 5-7 масс. % нанопорошка ZrO2 и 93-95 масс. % микропорошка ZrO2, которую перемешивают в магнитной мешалке с добавлением дистиллированной воды, полученный раствор выпаривают в сушильном шкафу при 150°С в течение 6 часов, перетирают в агатовой ступке и прогревают при температуре 800°С в течение 2 час. После прогрева полученную смесь повторно перетирают в агатовой ступке, добавляют поливиниловый спирт, наносят на металлические подложки для исследования радиационной стойкости.A method has been developed to increase the radiation resistance of zirconia powders modified with their own ZrO 2 nanoparticles [Pigment based on zirconia micro- and nanopowders // RF Patent No. 2532434 of 09.09.2014]. The method consists in preparing a mixture of zirconia micropowder and zirconia nanopowder containing 5-7 mass. % nanopowder ZrO 2 and 93-95 mass. % ZrO 2 micropowder, which is stirred in a magnetic stirrer with the addition of distilled water, the resulting solution is evaporated in an oven at 150 ° C for 6 hours, ground in an agate mortar and heated at a temperature of 800 ° C for 2 hours. After warming up, the resulting mixture is again triturated in an agate mortar, polyvinyl alcohol is added, and applied to metal substrates to study radiation resistance.
Результаты расчетов интегрального коэффициента поглощения по экспериментально полученным спектрам диффузного отражения до облучения ускоренными электронами не модифицированного и модифицированного порошков показывают что концентрации наночастиц 5-7 масс. % является оптимальной. Интегральный коэффициент поглощения образцов уменьшается с увеличением концентрации наночастиц ZrO2 от нуля до 5-7 мас. % уменьшается, а в диапазоне концентрации 10-20 мас. % увеличивается.The calculation results of the integrated absorption coefficient from the experimentally obtained diffuse reflection spectra before irradiation with accelerated electrons of unmodified and modified powders show that the concentration of nanoparticles is 5-7 mass. % is optimal. The integrated absorption coefficient of the samples decreases with increasing concentration of ZrO 2 nanoparticles from zero to 5-7 wt. % decreases, and in the concentration range of 10-20 wt. % increases.
После облучения Δa s модифицированных порошков существенно меньше по сравнению с не модифицированным микропорошком диоксида циркония. Наибольшее увеличение радиационной стойкости происходит при концентрации нанопорошка 5-7 мас. %, максимальное увеличение, определяемое порошком.After irradiation, Δ a s of modified powders is significantly less compared to unmodified zirconia micropowder. The greatest increase in radiation resistance occurs when the concentration of nanopowder 5-7 wt. %, the maximum increase determined by the powder.
Полученное уменьшение значения коэффициента поглощения до облучения при С=(1÷5 масс. %) определяются тем, что добавка наночастиц к микропорошку приводит к увеличению коэффициента диффузного отражения смеси из-за увеличения коэффициента рассеяния на более мелких наночастицах по сравнению с микрочастицам. При дальнейшем увеличении концентрации наночастицы не осаждаются на поверхности зерен и гранул из-за ее заполнения, поэтому катионы алюминия диффундируют в решетку диоксида циркония и создают центры поглощения, что приводит к увеличению интегрального коэффициента поглощения a so.The obtained decrease in the absorption coefficient before irradiation at C = (1 ÷ 5 wt.%) Is determined by the fact that the addition of nanoparticles to micropowder leads to an increase in the diffuse reflection coefficient of the mixture due to an increase in the scattering coefficient on smaller nanoparticles compared to microparticles. With a further increase in the concentration, nanoparticles do not settle on the surface of grains and granules due to its filling; therefore, aluminum cations diffuse into the zirconia lattice and create absorption centers, which leads to an increase in the integral absorption coefficient a so .
Полученное повышение радиационной стойкости определяются тем, что с увеличением концентрации наночастиц от 1 до 5-7 мас. % увеличивается число центров релаксации на поверхности зерен и гранул порошка диоксида циркония. И такого количества наночастиц (5-7 мас. %) на поверхности достаточно для образования необходимой плотности этих центров. Дальнейшее увеличение концентрации наночастиц от 7 до 20 мас. % приводит к диффузии катионов циркония в решетку диоксида циркония, к созданию междоузельных атомов, которые при облучении превращаются в центры поглощения и увеличивают значения интегрального коэффициента поглощения as и его изменений Δas.The resulting increase in radiation resistance is determined by the fact that with an increase in the concentration of nanoparticles from 1 to 5-7 wt. % increases the number of relaxation centers on the surface of grains and granules of zirconia powder. And such a number of nanoparticles (5-7 wt.%) On the surface is enough to form the necessary density of these centers. A further increase in the concentration of nanoparticles from 7 to 20 wt. % leads to the diffusion of zirconium cations into the zirconium dioxide lattice, to the creation of interstitial atoms, which, when irradiated, turn into absorption centers and increase the values of the integral absorption coefficient a s and its changes Δ a s.
Способ №6Method number 6
Описан способ получения пигмента диоксида титана, модифицированного наночастицами [Пигмент на основе порошка диоксида титана, модифицированного наночастицами // Патент РФ №2555484 от 08.07.2015]. Изобретение относится к составам пигментов для белых красок и покрытий, в том числе для терморегулирующих покрытий, используемых в области пассивных методов терморегулирования объектов, а именно для терморегулирующих покрытий космических аппаратов. Изобретение может быть использовано в космической технике, в строительной индустрии и в других отраслях промышленности.A method for producing a titanium dioxide pigment modified by nanoparticles is described [Pigment based on titanium dioxide powder modified by nanoparticles // RF Patent No. 2555484 of 08/07/2015]. The invention relates to compositions of pigments for white paints and coatings, including for temperature-controlled coatings used in the field of passive methods of thermal control of objects, namely, temperature-controlled coatings of spacecraft. The invention can be used in space technology, in the construction industry and in other industries.
Диоксид титана относится к пигментам, которые особенно перспективны для приготовления терморегулирующих покрытий, так как обладает низким коэффициентом поглощения солнечного излучения as и большой излучательной способностью в инфракрасной области спектра 8.Titanium dioxide refers to pigments that are especially promising for the preparation of temperature-controlled coatings, since it has a low absorption coefficient of solar radiation a s and a large emissivity in the infrared region of the spectrum 8.
Технология получения пигмента заключается в приготовлении смеси микропорошка диоксида титана и нанопорошка SiO2 при концентрации 7 мас. %, которую перемешивают в магнитной мешалке с добавлением дистиллированной воды, полученный раствор выпаривают в сушильном шкафу при 150°С в течение 6 часов, перетирают в агатовой ступке и прогревают при температуре 800°С в течение 2 час. После прогрева полученную смесь измельчают, добавляют поливиниловый спирт, наносят на металлические подложки для исследования радиационной стойкости.The technology for producing the pigment is to prepare a mixture of micropowder of titanium dioxide and nanopowder SiO 2 at a concentration of 7 wt. %, which is stirred in a magnetic stirrer with the addition of distilled water, the resulting solution is evaporated in an oven at 150 ° C for 6 hours, fray in an agate mortar and heated at a temperature of 800 ° C for 2 hours. After heating, the resulting mixture is crushed, polyvinyl alcohol is added, applied to metal substrates to study radiation resistance.
Результаты расчетов изменений коэффициента поглощения Δas по экспериментально полученным спектрам диффузного отражения до и после облучения флюенсом электронов 2⋅1016 см-2 с энергией 30 кэВ. Увеличение радиационной стойкости, определяемое по изменению интегрального коэффициента поглощения не модифицированного и модифицированного пигментов составляет 37%.The results of calculations of changes in the absorption coefficient Δas from the experimentally obtained diffuse reflection spectra before and after irradiation with an electron fluence of 2⋅10 16 cm -2 with an energy of 30 keV. The increase in radiation resistance, determined by the change in the integral absorption coefficient of unmodified and modified pigments, is 37%.
Данные способ повышения стойкости к действию излучений порошков диоксида титана отличается простотой исполнения, не требует сложного и дорогостоящего оборудования, малыми материальными затратами при исполнении и высокой эффективность. Он выбран в качестве прототипа.This method of increasing the resistance to radiation of titanium dioxide powders is notable for its simplicity, does not require complex and expensive equipment, low material costs in execution, and high efficiency. It is selected as a prototype.
В предлагаемом изобретении с целью увеличения радиационной стойкости осуществлено модифицирование пигмента BaSO4 наночастицами SiO2 различной концентрации и произведен выбор оптимального значения концентрации по величине изменения интегрального коэффициентаIn the present invention, in order to increase radiation resistance, the pigment BaSO 4 was modified with SiO 2 nanoparticles of various concentrations and the optimal concentration value was selected according to the change in the integral coefficient
поглощения солнечного излучения после облучения электронами с энергией 30 кэВ.absorption of solar radiation after irradiation with 30 keV electrons.
Пример 1Example 1
К порошку BaSO4 добавляют дистиллированную воду, перемешивают в магнитной мешалке в течение 10-12 час, выпаривают в сушильном шкафу при температуре 150°С, охлаждают до комнатной температуры, перетирают в фарфоровой чашке, запрессовывают ручным прессом в металлические подложки при малом давлении, Р=1МПа.Distilled water is added to the BaSO 4 powder, stirred in a magnetic stirrer for 10-12 hours, evaporated in an oven at a temperature of 150 ° C, cooled to room temperature, rubbed in a porcelain cup, pressed into a metal substrate by low pressure pressure, Р = 1MPa.
Пример 2Example 2
К порошку BaSO4 добавляют наночастицы ZrO2 в количестве 0,5 масс. % и дистиллированную воду. Приготовленную смесь перемешивают в магнитной мешалке в течение 10-12 час, выпаривают в сушильном шкафу при температуре 150°С, охлаждают до комнатной температуры, перетирают в фарфоровой чашке, запрессовывают ручным прессом в металлические подложки при малом давлении, Р=1МПа.To the BaSO 4 powder, ZrO 2 nanoparticles are added in an amount of 0.5 mass. % and distilled water. The prepared mixture is stirred in a magnetic stirrer for 10-12 hours, evaporated in an oven at a temperature of 150 ° C, cooled to room temperature, ground in a porcelain cup, pressed into a metal substrate by hand pressing at low pressure, P = 1 MPa.
Пример 3Example 3
К порошку BaSO4 добавляют наночастицы ZrO2 в количестве 1 масс. % и дистиллированную воду. Приготовленную смесь перемешивают в магнитной мешалке в течение 10-12 час, выпаривают в сушильном шкафу при температуре 150°С, охлаждают до комнатной температуры, перетирают в фарфоровой чашке, запрессовывают ручным прессом в металлические подложки при малом давлении, Р=1МПа.To the BaSO 4 powder, ZrO 2 nanoparticles are added in an amount of 1 mass. % and distilled water. The prepared mixture is stirred in a magnetic stirrer for 10-12 hours, evaporated in an oven at a temperature of 150 ° C, cooled to room temperature, ground in a porcelain cup, pressed into a metal substrate by hand pressing at low pressure, P = 1 MPa.
Пример 4Example 4
К порошку BaSO4 добавляют наночастицы ZrO2 в количестве 3 масс. % и дистиллированную воду. Приготовленную смесь перемешивают в магнитной мешалке в течение 10-12 час, выпаривают в сушильном шкафу при температуре 150°С, охлаждают до комнатной температуры, перетирают в фарфоровой чашке, запрессовывают ручным прессом в металлические подложки при малом давлении, Р=1МПа.To the BaSO 4 powder, ZrO 2 nanoparticles in the amount of 3 masses are added. % and distilled water. The prepared mixture is stirred in a magnetic stirrer for 10-12 hours, evaporated in an oven at a temperature of 150 ° C, cooled to room temperature, ground in a porcelain cup, pressed into a metal substrate by hand pressing at low pressure, P = 1 MPa.
Пример 5Example 5
К порошку BaSO4 добавляют наночастицы ZrO2 в количестве 5 масс. % и дистиллированную воду. Приготовленную смесь перемешивают в магнитной мешалке в течение 10-12 час, выпаривают в сушильном шкафу при температуре 150°С, охлаждают до комнатной температуры, перетирают в фарфоровой чашке, запрессовывают ручным прессом в металлические подложки при малом давлении, Р=1МПа.To the BaSO 4 powder, ZrO 2 nanoparticles in an amount of 5 masses are added. % and distilled water. The prepared mixture is stirred in a magnetic stirrer for 10-12 hours, evaporated in an oven at a temperature of 150 ° C, cooled to room temperature, ground in a porcelain cup, pressed into a metal substrate by hand pressing at low pressure, P = 1 MPa.
Пример 6Example 6
К порошку BaSO4 добавляют наночастицы ZrO2 в количестве 7 масс. % и дистиллированную воду. Приготовленную смесь перемешивают в магнитной мешалке в течение 10-12 час, выпаривают в сушильном шкафу при температуре 150°С, охлаждают до комнатной температуры, перетирают в фарфоровой чашке, запрессовывают ручным прессом в металлические подложки при малом давлении, Р=1МПа.To the BaSO 4 powder, ZrO 2 nanoparticles in an amount of 7 wt. % and distilled water. The prepared mixture is stirred in a magnetic stirrer for 10-12 hours, evaporated in an oven at a temperature of 150 ° C, cooled to room temperature, ground in a porcelain cup, pressed into a metal substrate by hand pressing at low pressure, P = 1 MPa.
Полученные в примерах 1-6 образцы устанавливают на предметном столике камеры установки - имитатора условий КП «Спектр», в установке получают вакуум Р≤10-6 тор, измеряют спектры диффузного отражения в солнечном диапазоне - от 0,25 до 2,5 мкм в исходном состоянии (ρλ0). Затем все образцы последовательно облучают электронами с энергией 30 кэВ флюенсом 1⋅1016 см-2 и после облучения измеряют спектры облученных образцов (ρλt) в вакууме на месте облучения(in situ). По полученным спектрам ρλo рассчитывают интегральный коэффициент поглощения солнечного излучения до облучения (aso) и после облучения (ast) каждого порошка. Коэффициент поглощения as рассчитывают по формуле:The samples obtained in examples 1-6 are mounted on a stage of the camera of the installation - a simulator of the conditions of the Spectrum KP, the installation receives a vacuum of P≤10 -6 torr, diffuse reflectance spectra are measured in the solar range from 0.25 to 2.5 μm in initial state (ρ λ 0). Then, all samples are sequentially irradiated with 30 keV electrons with a fluence of 1 × 10 16 cm -2 and after irradiation, the spectra of the irradiated samples (ρ λt ) are measured in vacuum at the irradiation site (in situ). From the obtained spectra ρ λo calculate the integral absorption coefficient of solar radiation before irradiation (a so ) and after irradiation (a st ) of each powder. The absorption coefficient a s is calculated by the formula:
где Rs-среднеарифметическое значение коэффициента диффузного отражения, рассчитанное по 24 точкам на длинах волн, соответствующих равноэнергетическим участкам спектра излучения Солнца; Iλ - спектральная интенсивность излучения солнца; (λ1-λ2) - спектральный диапазон излучения Солнца; n-число точек на шкале длин волн, в которых рассчитывали значения коэффициента диффузного отраженияwhere R s is the arithmetic mean of the diffuse reflection coefficient calculated from 24 points at wavelengths corresponding to the equal-energy sections of the solar radiation spectrum; I λ is the spectral intensity of solar radiation; (λ 1 -λ 2 ) is the spectral range of solar radiation; n-number of points on the wavelength scale at which the diffuse reflection coefficient was calculated
Изменение коэффициент поглощения as после облучения определяют по разности его значений до (as0) и после (аsф) облучения: Δas=as0-аsф. Получают зависимость значений Δas от времени облучения, что является мерой радиационной стойкости порошков.The change in the absorption coefficient as after irradiation is determined by the difference in its values before (a s0 ) and after (a sf ) irradiation: Δa s = a s0 -a sf . The dependence of Δa s on irradiation time is obtained, which is a measure of the radiation resistance of the powders.
Результаты расчетов изменений коэффициента поглощения Δas по экспериментально полученным спектрам диффузного отражения до и после облучения ускоренными электронами с энергией 30 кэВ флюенсом 1⋅1016 см-2 при температуре 25°С порошков №1 - №6 приведены в таблице.The results of calculations of the changes in the absorption coefficient Δa s from the experimentally obtained diffuse reflection spectra before and after irradiation with accelerated electrons with an energy of 30 keV with a fluence of 1 1610 16 cm -2 at a temperature of 25 ° С of powders No. 1 - No. 6 are shown in the table.
Из таблицы следует, что значения Δas различных порошков - пигментов BaSO4 при одинаковых значениях флюенса электронов существенно отличаются. Наименьшей радиационной стойкостью обладают не модифицированный порошок №1. Наибольшей радиационной стойкостью обладает порошок, модифицированный наночастицами ZrO2 с концентрацией 5 масс. %.From the table it follows that the Δa s values of various powders - BaSO 4 pigments at the same electron fluence values are significantly different. The least radiation resistance have unmodified powder No. 1. The highest radiation resistance has a powder modified with ZrO 2 nanoparticles with a concentration of 5 mass. %
Таким образом, предлагаемый в качестве пигмента терморегулирующих покрытий порошок BaSO4, модифицированный наночастицами ZrO2 при концентрации 5 масс. % обладает существенно большей радиационной стойкость по сравнению с не модифицированным порошком.Thus, the BaSO 4 powder, modified as ZrO 2 nanoparticles at a concentration of 5 wt. % has a significantly higher radiation resistance compared to unmodified powder.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018115584A RU2678272C1 (en) | 2018-04-20 | 2018-04-20 | PIGMENT FOR THERMAL REGULATING COATINGS OF SPACE VEHICLES BASED ON BaSO4 POWDER MODIFIED BY ZrO2 NANOPARTICLES |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018115584A RU2678272C1 (en) | 2018-04-20 | 2018-04-20 | PIGMENT FOR THERMAL REGULATING COATINGS OF SPACE VEHICLES BASED ON BaSO4 POWDER MODIFIED BY ZrO2 NANOPARTICLES |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2678272C1 true RU2678272C1 (en) | 2019-01-24 |
Family
ID=65084998
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018115584A RU2678272C1 (en) | 2018-04-20 | 2018-04-20 | PIGMENT FOR THERMAL REGULATING COATINGS OF SPACE VEHICLES BASED ON BaSO4 POWDER MODIFIED BY ZrO2 NANOPARTICLES |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2678272C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2702688C1 (en) * | 2019-03-25 | 2019-10-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | SOLAR REFLECTOR BASED ON BaSO4 POWDER, MODIFIED WITH NANOPARTICLES OF Al2O3 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5246687A (en) * | 1991-04-01 | 1993-09-21 | Hughes Aircraft Company | Solid-state preparation of high purity barium sulfate |
| RU2421490C1 (en) * | 2009-10-12 | 2011-06-20 | Открытое акционерное общество "Композит" (ОАО "Композит") | Thermostatic coating of "solar reflector" class |
| RU2429264C2 (en) * | 2009-11-06 | 2011-09-20 | Михаил Михайлович Михайлов | Pigment for light-reflecting thermostabilising coatings |
| EP2348075B1 (en) * | 2005-12-21 | 2015-11-11 | Eckart GmbH | White pigment reflecting ir radiation, production and use thereof |
| RU2574620C1 (en) * | 2014-09-01 | 2016-02-10 | Открытое акционерное общество "Композит" (ОАО "Композит") | Thermoregulating coating of "sun reflector" class for products from carbon fibre reinforced plastic (versions) |
| US20170204273A1 (en) * | 2014-07-07 | 2017-07-20 | University College Dublin, National University Of Ireland, Dublin | Thermal control coatings |
-
2018
- 2018-04-20 RU RU2018115584A patent/RU2678272C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5246687A (en) * | 1991-04-01 | 1993-09-21 | Hughes Aircraft Company | Solid-state preparation of high purity barium sulfate |
| EP2348075B1 (en) * | 2005-12-21 | 2015-11-11 | Eckart GmbH | White pigment reflecting ir radiation, production and use thereof |
| RU2421490C1 (en) * | 2009-10-12 | 2011-06-20 | Открытое акционерное общество "Композит" (ОАО "Композит") | Thermostatic coating of "solar reflector" class |
| RU2429264C2 (en) * | 2009-11-06 | 2011-09-20 | Михаил Михайлович Михайлов | Pigment for light-reflecting thermostabilising coatings |
| US20170204273A1 (en) * | 2014-07-07 | 2017-07-20 | University College Dublin, National University Of Ireland, Dublin | Thermal control coatings |
| RU2574620C1 (en) * | 2014-09-01 | 2016-02-10 | Открытое акционерное общество "Композит" (ОАО "Композит") | Thermoregulating coating of "sun reflector" class for products from carbon fibre reinforced plastic (versions) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2702688C1 (en) * | 2019-03-25 | 2019-10-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | SOLAR REFLECTOR BASED ON BaSO4 POWDER, MODIFIED WITH NANOPARTICLES OF Al2O3 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kumar et al. | Size dependent reflective properties of TiO2 nanoparticles and reflectors made thereof | |
| RU2677173C1 (en) | MODIFIED BY THE SiO2 NANOPARTICLES BaSO4 POWDER BASED PIGMENT | |
| Lakshminarasappa et al. | Synthesis characterization and luminescence studies of 100 MeV Si8+ ion irradiated sol gel derived nanocrystalline Y2O3 | |
| Chen et al. | Optical properties and radiation stability of SiO2/ZnO composite pigment prepared by co-sintering method | |
| RU2527262C2 (en) | Pigment based on modified powder of titanium dioxide | |
| Ali et al. | Structural and optical properties of heat treated Zn2SiO4 composite prepared by impregnation of ZnO on SiO2 amorphous nanoparticles | |
| WO2021070700A1 (en) | Bismuth sulfide particles, method for producing same, and use of same | |
| RU2678272C1 (en) | PIGMENT FOR THERMAL REGULATING COATINGS OF SPACE VEHICLES BASED ON BaSO4 POWDER MODIFIED BY ZrO2 NANOPARTICLES | |
| Wang et al. | A facial one-pot route synthesis and characterization of Y-stabilized Sb2O3 solar reflective thermal insulating coatings | |
| Mikhailov et al. | Optical properties degradation of wollastonite powders under the electron irradiation in vacuum | |
| RU2656660C1 (en) | THERMO STABILIZING RADIATION RESISTANT COATING BaTiZrO3 | |
| Mikhailov et al. | Effect of SiO2 nanoparticles sizes on the optical properties and radiation resistance of powder mixtures ZrO2 with micron sizes | |
| Chen et al. | Full solar-spectral reflectance and radiation stability of NaZnF3 QDs/SiO2 composite pigments as thermal control pigment | |
| Mikhailov et al. | Effect of Al2O3 nanoparticle modification on increase in reflectivity of BaSO4 pigment | |
| RU2716436C1 (en) | PIGMENT FOR THERMAL CONTROL COATINGS OF SPACECRAFTS BASED ON BaSO4 POWDER, MODIFIED WITH SiO2 NANOPARTICLES | |
| RU2702688C1 (en) | SOLAR REFLECTOR BASED ON BaSO4 POWDER, MODIFIED WITH NANOPARTICLES OF Al2O3 | |
| RU2555484C2 (en) | Titanium dioxide based pigment modified with nanoparticles | |
| Lakshmi et al. | Band gap tuning and improved optical properties of ZrO2-SnO2 nanocomposite thin films prepared by sol-gel route | |
| Mikhailov et al. | Optical properties and photostability of silicon dioxide powders modified with SiO2 hollow particles and nanoparticles of various oxides | |
| Mikhailov et al. | Radiation stability of optical properties of Wollastonite powder with SiO2 nanoparticle addition | |
| Mikhailov et al. | Optical properties and radiation stability of BaSO4 powders modified with ZrO2 nanoparticles | |
| Mikhailov et al. | Photostability of coatings based on TiO2 (Rutile) doped with potassium peroxoborate | |
| Kloužková et al. | Synthesis of partially stabilized leucite | |
| RU2691328C1 (en) | Pigment for thermal control coatings of spacecrafts | |
| RU2620386C2 (en) | Method of producing light-fast enamels and paints |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20200514 Effective date: 20200514 |