俄罗斯开发出能够“自我修复”的独特的防辐射纳米涂层

来源:科技日报

俄罗斯托木斯克理工大学开发出一种独特的防辐射纳米涂层,它能够“自我修复”。它的使用将有助于保护电子设备,并大大提高核工业和航天工业材料的耐辐射。相关研究结果发表在《材料》期刊上。

辐射的主要危险是带电粒子和中子的作用。俄罗斯科研人员通过实验证实,他们制备的锆—铌多层复合纳米涂层能够独立“修复”这些因素造成的缺陷。

托木斯克理工大学核技术工程学院实验物理系副教授罗曼·拉普捷夫解释道,材料中的辐射缺陷要么是空位,即原子被移出晶格,要么是“卡在”其中的间隙原子。两种类型的缺陷都会累积,从而导致产品的损坏。用质子束长时间照射涂层后,缺陷的浓度要么保持不变,要么因被排列到层的边界而降低——在那里它们相互抵消。

研究人员确信,涂层的这些特为提高核工业和航空航天工业中各种材料的耐辐射提供了巨大的空间。通过磁控溅射获得的复合材料,其组成是每种材料有五层,厚度约为100纳米。透射显微镜和X射线衍射分析表明,在辐射后,由于质子的积累,结构中会产生应力。计算和实验都显示了锆原子从最佳位置偏移,形成低电子密度区,在该区域附注入的离子积聚,在分析过程中正电子湮灭。

研究人员解释说,新型防辐射材料不仅可以改善许多核工业设施,而且可以有效保护电子设备免受辐射的破坏。这种保护对航天业具有重要意义,因为宇宙辐射能够迅速使电子设备在地球的大气保护层之外失效。

托木斯克理工大学科研人员说,对辐射前后缺陷结构的实验分析,采用了一种独特的高灵敏度方法,即使用能量可控的正电子束对湮没辐射多普勒谱线展宽进行测量。

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