W przestrzeni kosmicznej, instalacjach nuklearnych czy w medycynie nuklearnej trzeba chronić ludzi i urządzenia zarówno przed falami elektromagnetycznymi, jak i promieniowaniem neutronowym. Jednak osłony z istniejących materiałów mają ograniczone zastosowanie ze względu na dużą masę i sztywność.

Zespół badawczy pod kierownictwem dr. Joo Yong-ho z Centrum Badań Materiałów Osłonowych Ekstremalnych Środowiska Koreańskiego Instytutu Nauki i Technologii (KIST, Korea Południowa) połączył nanorurki węglowe (CNT), które wykazują wysoką przewodność elektryczną i blokują fale elektromagnetyczne, z nanorurkami azotku boru (BNNT), które dzięki właściwościom atomów boru świetnie pochłaniają neutrony. W ten sposób powstał materiał kompozytowy, którego cienka warstwa blokuje jednocześnie oba rodzaje promieniowania.

Dzięki połączeniu z polimerem (PDMS) osłona jest lekka, a zarazem elastyczna jak guma i może znaleźć wiele zastosowań – w statkach kosmicznych, elektrowniach jądrowych, urządzeniach półprzewodnikowych i zaawansowanym sprzęcie medycznym. Nawet warstwa nowego materiału o grubości mniejszej niż ludzki włos blokuje 99,999 proc. fal elektromagnetycznych i zatrzymuje 72 proc. neutronów.

Materiał ten zachowuje swoje właściwości nawet po rozciągnięciu do ponad dwukrotności swojej pierwotnej długości. Ponadto wytrzymuje temperatury od -196 st. C do 250 st. C, dzięki czemu nadaje się do stabilnego użytkowania nawet w ekstremalnych warunkach, takich jak przestrzeń kosmiczna. Może też być drukowany w technologii 3D w różnych kształtach, na przykład w strukturze plastra miodu. Jak wykazały eksperymenty, struktura plastra miodu zapewnia do 15 proc. lepszą skuteczność ekranowania niż płaskie materiały o tej samej grubości.

Dzięki możliwości jednoczesnego blokowania fal elektromagnetycznych i promieniowania za pomocą jednego materiału możliwe stało się uproszczenie konstrukcji i redukcja masy w różnych dziedzinach, w tym w satelitach, stacjach kosmicznych, obiektach jądrowych, sprzęcie do leczenia raka i przenośnym sprzęcie ochronnym.

Dr Joo Yong-ho z KIST stwierdził: „Ten materiał reprezentuje zupełnie nową koncepcję w technologii osłon – jest cienki jak taśma i elastyczny jak guma, a jednocześnie blokuje zarówno fale elektromagnetyczne, jak i promieniowanie”.

Dodał: „Technologia ta ma kluczowe znaczenie dla bezpieczeństwa zaawansowanych materiałów i stworzenia krajowej infrastruktury produkcyjnej niezbędnej do osiągnięcia ery kosmicznej. Planujemy dalszą poprawę jego wydajności poprzez optymalizację konstrukcji i aktywne dążenie do jego zastosowania w rzeczywistych warunkach przemysłowych”.

Paweł Wernicki  (PAP)

pmw/ bar/