1763822086
2025-11-22 13:11:00
Материаловедение играет решающую роль в освоении космоса. Многие проблемы, с которыми сталкиваются как пилотируемые, так и беспилотные миссии, сводятся к таким факторам, как вес, термическая и радиационная устойчивость, а также общая стабильность материала. Поэтому результаты нового исследования Ён-Кён Кима из Корейского института науки и технологий и их коллег должны быть интересными для тех ученых-материаловедов, которые занимаются вопросами радиационной защиты. После десятилетий попыток авторам удалось создать полностью законченный «лист» нанотрубок нитрида бора (БННТ).
Учитывая их гораздо меньший вес при той же степени радиационной защиты, БННТ уже давно рассматриваются как потенциальное решение этой проблемы. Однако с момента их первого экспериментального синтеза в 1995 году у них возникли проблемы с технологичностью. Обычно их изготавливали с использованием метода, называемого вакуумной фильтрацией, и в результате получался материал, известный как «бумага-буки». Этот процесс, хотя и был эффективен при создании плотных комков БННТ, не мог эффективно распределить их по всей поверхности, необходимой для создания эффективной радиационной защиты.
Видео НАСА об опасностях радиации во время полета человека в космос. Кредит – Канал НАСА Видео на YouTube
Познакомьтесь с новым исследованием доктора Кима и их коллег. Частично проблема заключается в том, что BNNT ненавидят воду и склонны слипаться под воздействием нее, а не легко распространяться. Обычно эта проблема решается с помощью поверхностно-активного вещества — химической добавки, которая покрывает нанотрубки, защищая их друг от друга, когда в противном случае они слиплись бы. Проблема с использованием стандартных поверхностно-активных веществ заключается в том, что дополнительные поверхностно-активные вещества сами по себе начнут слипаться, образуя карманы в материале, называемые мицеллами. Эти мицеллы фактически толкают БННТ, устраняя эффект дисперсии, который пытаются обеспечить окружающие их поверхностно-активные вещества.
Однако в новом исследовании используется другой тип поверхностно-активного вещества. Додецилбензолсульфоновая кислота (DBSA) может показаться устрашающей для тех, кто давно не изучал органическую химию, но она является распространенным ингредиентом мыла для рук. Способ его взаимодействия с БННТ отличается от традиционных поверхностно-активных веществ: он создает двойной слой молекул, который защищает БННТ от воды, но при этом не образует мицеллы, которые заставляют их снова слипаться. Это создало материальное состояние, известное как лиотропный жидкий кристалл, в котором нанотрубки выровнены в одном направлении.
Выравнивание является ключевым моментом при нанесении их на поверхность, и именно это исследователи и сделали, используя технику нанесения покрытия под названием Doctor Blade. В этом методе используется сила сдвига созданного кристалла, трущегося о подложку, чтобы заставить нанотрубки откладываться в однородную структуру, которая обладает всеми преимуществами листа BNNT без каких-либо отверстий или зазоров, присущих традиционным технологиям производства.
TEDx рассказывает о потенциале BNNT. Кредит — YouTube-канал TEDx Talks
Чтобы доказать, что их вновь сформированный материал на самом деле обладает лучшими радиационными свойствами, авторы провели моделирование, в котором сравнили количество радиации, проходящей через пленку BNNT, и аналогичное количество алюминия. То, что они обнаружили, было поразительным: чтобы получить эквивалентную степень радиационной защиты от алюминия, потребуется в 8 раз больше веса. С точки зрения освоения космоса это означает, что отправка такого же количества радиационной защиты на орбиту будет стоить ⅛ цены.
Довольно впечатляющая штука, хотя, честно говоря, ее еще предстоит практически опробовать на реальном космическом корабле. Сам материал должен подвергаться всевозможным напряжениям и деформациям на пути в космос. БННТ должны обладать физическими свойствами, чтобы противостоять этому, но пока это не доказано, это остается предположением. Но после 30 лет работы в лаборатории обещание этого радиационно-стойкого материала наконец-то воплощается в жизнь, и теперь он готов изменить будущее радиационной защиты.
Узнать больше:
Корейский национальный исследовательский совет по науке и технологиям – Блокируем угрозу космической радиации с помощью нанотрубок! Разработан «космический радиационный щит из нанотрубок из нитрида бора»
UT — Новый метод облегчения радиационной защиты космических кораблей: ржавчина.
UT – Мы знаем, сколько радиации получат астронавты, но не знаем, как это предотвратить
#Как #ингредиент #моющего #средства #раскрыл #потенциал #нанотрубок
По теме
