On the additivity of changes in optical properties during simultaneous and separate irradiation of ZnO powder modified with SiO2 nanoparticles by protons and quanta of the solar spectrum

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

The results of a study of the spectra of diffuse reflection (ρλ) and integral absorption coefficient (as) of ZnO powders, used as one of the best pigments for temperature-control coatings of spacecraft, are presented. To increase the photo- and radiation resistance of micron-sized mZnO powder, one of the effective methods was used – modification with nSiO2 silicon dioxide nanoparticles. The change in the optical properties of the modified mZnO/nSiO2 powder was studied under separate and simultaneous irradiation with protons with an energy of 5 keV and solar spectrum quanta (SSP) with an intensity three times higher than the solar one. The ρλ spectra were recorded after each irradiation period in a vacuum at the irradiation site (in situ), which made it possible to avoid the interaction of defects formed during irradiation with atmospheric gases. Calculations were carried out for the additivity coefficient, determined by the ratio of the sum of changes in the absorption coefficient as under separate irradiation to changes under simultaneous exposure to radiation. It was found that, depending on the irradiation time, it varies from 1.30 to 1.39. The results of the study allow us to conclude that if in outer space the pigment is simultaneously affected by protons of the Solar wind and SSP, then ground-based tests must be carried out with their simultaneous action. If tests are carried out under separate irradiation, then in order to obtain reliable changes in the performance characteristics of the pigment it is necessary to introduce coefficients that take into account synergistic effects – additivity coefficients.

Авторлар туралы

M. Mikhailov

Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics (TUSUR)

Email: yusalek@gmail.com
Tomsk, Russia

A. Lapin

Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics (TUSUR)

Email: yusalek@gmail.com
Tomsk, Russia

S. Yuryev

Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics (TUSUR)

Email: yusalek@gmail.com
Tomsk, Russia

V. Goronchko

Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics (TUSUR)

Email: yusalek@gmail.com
Tomsk, Russia

D. Fedosov

Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics (TUSUR)

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: yusalek@gmail.com
Tomsk, Russia

Әдебиет тізімі

  1. Cargo M.Mc., Greenberg S.A., Douglas N.I. Radiation Induced Absorption Bands in Spacecraft Thermal Control Coating Pigments // Thermophysics: Applications to Thermal Design of Spacecraft. 1970. V. 23. Art.ID. 189.
  2. Барбашев Е.А, Богатов В.А., Козин В.И. Влияние электронно-протонного облучения в вакууме на оптические свойства терморегулирующих покрытий // Космическая технология и материаловедение. M.: Haукa, 1977. C. 117-128.
  3. Петров Г.М. Моделирование тепловых режимов космических летательных аппаратов и окружающей среды. М.: Машиностроение, 1972.
  4. Лукас Дж. Теплообмен и тепловой режим космических аппаратов. М.: Мир, 1974.
  5. Brown R.R., Fogdall L.B. Electron ultraviolet radiation effects in thermal control coatings // Progress in Astronautics: Therm. Des. Principles of Spacecraft and Entry. 1969. V. 21. P. 697-724.
  6. Millard I.P. Optical Stabilits of Coatings Exposed to Four Years Space Environment on OSO-III // AIAA Paper. 1973. V. 734. P. 1-12.
  7. Delfini A., Pastore R., Albano M. et al. Synergistic Effects of Atomic Oxygen and UV Radiation on Carbon/ Carbon Plates at Different Attitude Positions // Applied Sciences. 2024. V. 14(13). Art.ID. 5850.
  8. Faye D., Marco J. Effects of ultraviolet and protons radiations on thermal control coatings after contamination // Materials in a Space Environment. V. 540. P. 527-533.
  9. Yeritsyan H., Sahakyan A., Nikoghosyan S. et al. Effect of Electron and Ultraviolet Radiations and Temperature onn-SiConductivity // J. Spacecraft and Rockets. 2011. V. 48. P. 34-37.
  10. Шувалов В.А., Письменный Н.И., Кочубей Г.С. и др. Потери массы полиимидных пленок космических аппаратов при воздействии атомарного кислорода и вакуумного ультрафиолетового излучения // Косм. исслед. 2014. Т. 52. No 2. С. 106-112.
  11. Mikhailov M.M., Lapin A.N., Yuryev S.A. Features of Optical Degradation under Separate and Simultaneous Events of Irradiation of a BaSO4 Powder Modified by Nanoparticles // J. Surface Investigation. 2021. V. 15. P. 954-960.
  12. Volkov A.G., Dyugaeva N.A., Kuvyrkin G.N. et al. Studying the change in characteristics of optical surfaces of a spacecraft // Cosmic Research. 2017. V. 55. P. 124-127.
  13. Li Ch., Liang Zh., Xiao H. et al. Synthesis of ZnO/ ZnSiO4/SiO2 composite pigments with enhanced reflectance and radiation-stability under low-energy proton irradiation // Materials Letters. 2010. V. 64. P. 1972-1974.
  14. Wang X., Lu X., Ju P. et al. Influence of ZnO on thermal control property and corrosion resistance of plasma electrolytic oxidation coatings on Mg alloy // Surface and coatings technology. 2021. V. 409. Art.ID. 126905.
  15. Дудин А.Н., Нещименко В.В., Ли Ч. Деградация оптических свойств двухслойных полых частиц ZnO/SiO2 при облучении протонами // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2022. No 4. С. 70-76.
  16. Luna M., Delgado J., Almoraima Gil M.L. TiO2-SiO2 Coatings with a Low Content of AuNPs for Producing Self-Cleaning Building Materials // Nanomaterials. 2018. V. 8. Iss. 3. Art.ID. 177.
  17. Alam M.A., Samad U.A., Anis A. et al. Effects of SiO2 and ZnO Nanoparticles on Epoxy Coatings and Its Performance Investigation Using Thermal and Nanoindentation Technique // Polymers (Basel). 2021. V. 3. Iss. 99. Art.ID. 1490.
  18. Mikhailov M.M., Yuryev S.A., Lapin A.N. et al. Radiation Resistance of Optical Nanopowder Modified by Y2O3 Particles // Russian Physics J. 2024. V. 67. P. 694-700.
  19. Mikhailov M.M., Yuryev S.A., Goronchko V.A. et al. The effect of particles size of Gd2O3 on the radiation protection mechanisms of ZnO // Materials Science and Engineering: B. V. 308.
  20. Johnson J.A., Cerbus C.A., Haines A.I. et al. Review of improved thermal control coating development for NASA's SEE Program // AIAA Paper. 2005. Art. ID. 1378.
  21. ASTM E490-22 Standard Solar Constant and Zero Air Mass Solar Spectral Irradiance Tables, 2022.
  22. ASTM E903-20 Standard Test Method for Solar Absorptance, Reflectance, and Transmittance of Materials Using Integrating Spheres, 2020.
  23. Blanco M., Coello J., Ityrriaga H. et al. Near-infrared spectroscopy in the pharmaceutical industry // Analyst. 1998. V. 124. P. 135-150.
  24. Blanco M., Vilarroya I. NIR spectroscopy: A rapid response analytical tool // Tractrends in Analytical Chemistry. 2002. V. 21. P. 240-250.
  25. Wilson R.H., Nadeau K.P., Jaworski F.B. et al. Review of short-wave infrared spectroscopy and imaging methods for biological tissue characterization // J. Biomedical Optics. 2015. V. 20.
  26. Kumari L., Li W.Z., Vannoy C.H. et al. Zinc oxide micro- and nanoparticles: Synthesis, structure and optical properties // Materials Research Bulletin. 2010. V. 45. Iss. 2. P. 190-196.
  27. Mikhailov M.M., Yuryev S.A., Lapin A.N. et al. Reflective thermal control coating for spacecraft based on ZnO pigment and LiSiO3 silicate modified by SiO2 nanoparticles // Ceramics International. 2023. V. 49. Iss. 12. P. 20817-20821.
  28. Zhou X.Q., Zhang D.D., Hayat Z. Zinc Oxide Nanoparticles: Synthesis, Characterization, Modification, and Applications in Food and Agriculture // Processes. 2023. V. 11. Iss. 4. Art.ID. 1193.
  29. Шалимова К.В. Физика полупроводников // М.: Энергоиздат, 1984. 320 c.
  30. Михайлов М.М., Нещименко В.В. Спектры диффузного отражения в ближней ИК-области, как метод анализа поверхности порошков ZnO, модифицированных наночастицами // Поверхность. Рентгеновские синхротронные и нейтронные исследования. 2009. No 8. С. 233-246.
  31. Ziegler J.F., Ziegler M.D., Biersack J.P. SRIM - The stopping and range of ions in matter // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. B. 2010. V. 268. Iss. 11-12. P. 1818-1823.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу

© Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».