Экранирующие материалы нужны для защиты оборудование и персонала от опасного излучения на современных промышленных объектах, в частности на космических аппаратах и АЭС, а также при работе с полупроводниковым оборудованием и передовыми медицинскими приборами.
При этом электромагнитные волны и нейтронное излучение могут приводить к отказу ключевых компонентов, таких как полупроводники, отличаются по характеристикам, поэтому для защиты от них требуются разные материалы. Это усложняет строение «экранов» и увеличивает их вес, что особенно критично в космической отрасли.
Группа ученых из Центра материалов для защиты от экстремальных условий Корейского института науки и технологий (KIST) нашла решение этой проблемы. Исследователи создали инновационный материал, блокирующий электромагнитные волны и нейтроны с помощью пленки, которая намного тоньше человеческого волоса. При этом «экран» оказался эластичным, как резина, и пригоден для 3D-печати.
Главная особенность нового материала — сочетание двух типов нанотрубок. Высокопроводящие углеродные нанотрубки поглощают и отражают волны, а нанотрубки нитрида бора эффективно захватывают нейтроны. Получается, что оба компонента образуют своеобразную оболочку, при этом окружают друг друга, поэтому могут блокировать оба фактора риска в составе одного «экрана».
Эксперименты показали, что новый материал способен блокировать 99,999% электромагнитных волн и снижать количество нейтронов примерно на 72%. При этом материал обладает эластичностью и сохраняет свои свойства при растяжении в два раза, может быть изготовлен с помощью 3D-принтера в разном виде, например, сотовых структур. Ученые отмечают, что их разработка также отличается долговечностью и способна выдерживать температуры от −196 до 250 , то есть может использоваться даже в экстремальных условиях, в том числе и в космосе.
Разработчики планируют в дальнейшем повышать характеристики материала за счет оптимизации конструкции и внедрять ее в реальные промышленные условия. Ученые подчеркивают важность исследования для всей отрасли: благодаря эффективности материала стало возможным создавать более простые конструкции с меньшим весом, что особенно важно в работе со спутниками, космическими станциями, атомными установками, оборудованием для лечения рака. Разработка в будущем может изменить парадигмы космической, энергетической и медицинской отраслей, подытоживают авторы.
Ранее Наука Mail рассказывала о планах российских ученых разработать радиационно-защитную ткань для космонавтов.
