Vědci vyvinuli revoluční štít tenčí než vlas, který chrání před radiací i elektromagnetickými vlnami v kosmu

Ochranné materiály jsou nezbytné v klíčových moderních průmyslových odvětvích, jako jsou kosmické lodě, jaderné elektrárny, polovodičová zařízení a pokročilé lékařské přístroje, kde chrání vybavení i personál před elektromagnetickými vlnami a radiací.

Ochranné materiály jsou nezbytné v klíčových moderních průmyslových odvětvích, jako jsou kosmické lodě, jaderné elektrárny, polovodičová zařízení a pokročilé lékařské přístroje, kde chrání vybavení i personál před elektromagnetickými vlnami a radiací. S rostoucím tempem vesmírného průzkumu, například po úspěšném startu mise Artemis 2, se zvyšuje význam technologie stínění nové generace, která dokáže odolávat extrémním podmínkám. Dosud však elektromagnetické vlny a neutronové záření, které mohou způsobit poruchy klíčových komponent, vyžadovaly odlišné materiály pro blokování, což vedlo k vyšší hmotnosti a složitosti konstrukcí. Tato omezení představují značnou zátěž zejména pro kosmický průmysl.

Tým výzkumníků pod vedením doktora Joo Yong-hoa z Centra pro výzkum stínících materiálů pro extrémní prostředí při Korejském institutu vědy a technologie (KIST) představil inovativní řešení. Vyvinuli první kompozitní stínící materiál na světě, který dokáže současně blokovat elektromagnetické vlny i neutrony. Tento ultra-tenký film je tenčí než lidský vlas, pružný jako guma a vhodný pro 3D tisk. Studie byla publikována v časopise Advanced Materials.

Klíčem k tomuto nově vyvinutému materiálu je kombinace dvou typů nanotrubic. Vysoce vodivé uhlíkové nanotrubice (CNT) absorbují a odrážejí elektromagnetické vlny, zatímco nanotrubice z nitridu boru (BNNT), bohaté na bor, účinně zachycují neutrony. Tyto dva materiály přirozeně vytvářejí „skořápkovou strukturu“, ve které se vzájemně obalují, což umožňuje jedinému filmu současně blokovat oba typy nebezpečí. Materiál dosahuje výkonu, který blokuje 99,999 % elektromagnetických vln a snižuje neutrony přibližně o 72 %, a to i při tloušťce menší než lidský vlas.

Jeho technická propracovanost je pozoruhodná. Materiál má výjimečnou elasticitu, udržuje si svůj výkon i při natažení na více než dvojnásobek původní délky, a lze jej 3D tiskem tvarovat do různých forem, například voštinových struktur. Bylo potvrzeno, že voštinová struktura nabízí až o 15 % lepší stínící výkon než ploché materiály stejné tloušťky. Navíc prokázal odolnost vůči teplotám od -196 °C do 250 °C, což umožňuje jeho stabilní použití i v extrémních prostředích, jako je vesmír. Výzkumný tým použil inkoust složený ze směsi nanomateriálů a polymerů k výrobě různých struktur pomocí 3D tisku (DIW), což umožňuje realizaci složitých tvarů a přizpůsobení tloušťky a výkonu podle návrhu.

Tento výzkum přesahuje vývoj jednoho materiálu a otevírá nové možnosti napříč celým průmyslem. Schopnost současně blokovat elektromagnetické vlny a radiaci pomocí jediného materiálu umožňuje zjednodušení designu a snížení hmotnosti v různých oblastech, včetně satelitů, vesmírných stanic, jaderných zařízení, zařízení pro léčbu rakoviny a nositelných ochranných pomůcek. Design přizpůsobených stínících struktur v kombinaci s 3D tiskem představuje klíčovou technologii, která v budoucnu změní paradigmata vesmírného, energetického a lékařského průmyslu. Doktor Joo Yong-ho z KIST uvedl, že tento materiál představuje zcela nový koncept v technologii stínění – je tenký jako páska a pružný jako guma, přesto současně blokuje elektromagnetické vlny i radiaci. Tým plánuje dále zlepšovat jeho výkon optimalizací strukturálního designu a aktivně usilovat o jeho uplatnění v reálných průmyslových odvětvích.