Плёнка тоньше волоса: корейцы создали материал, который остановит и радиацию, и помехи

Уникальный гибрид двух типов нанотрубок обещает переворот в радиационной безопасности

Защита от радиации всегда была делом громоздким. Свинцовые фартуки, бетонные стены, многослойные композиты — всё это тяжело, дорого и неудобно. Но, похоже, ситуация меняется. Южнокорейские исследователи из Центра материалов для защиты от экстремальных условий Корейского института науки и технологий (KIST) представили разработку, которая выглядит как научная фантастика. Тончайшая плёнка, тоньше человеческого волоса, способна одновременно блокировать электромагнитное излучение и нейтроны.

Идея не носилась в воздухе — учёные долго искали способ объединить два разных принципа защиты. Обычно электромагнитные волны глушат материалами с высокой проводимостью, а нейтроны ловят веществами с большим сечением захвата, вроде бора или кадмия. Использовать два разных слоя — значит утяжелять конструкцию. Особенно это критично в космической отрасли, где каждый лишний грамм на счету. Новый материал решает проблему элегантно: он сам состоит из двух типов нанотрубок, работающих в связке.

Углеродные нанотрубки с высокой проводимостью отвечают за поглощение и отражение электромагнитных волн. А нанотрубки из нитрида бора эффективно захватывают нейтроны. В результате формируется структура, где оба компонента взаимодействуют, создавая радиационную защиту нового поколения. При этом толщина плёнки меньше диаметра человеческого волоса.

«Мы смогли объединить несоединимое. Теперь один материал работает против двух разных типов излучения одновременно. Это меняет саму логику проектирования защитных экранов», — поясняют авторы разработки.

Цифры впечатляют. Материал блокирует до 99,999% электромагнитного излучения и снижает уровень нейтронного потока примерно на 72%. Для сравнения: традиционные экраны такого же веса показывают заметно худшие результаты. Но главное — плёнка остаётся эластичной. Она выдерживает растяжение до двух раз от исходной длины, не теряя защитных свойств. Это значит, что её можно наносить на сложные поверхности, оборачивать вокруг кабелей, использовать в гибких конструкциях.

Специалисты KIST также позаботились о survivability. Материал сохраняет свои характеристики в диапазоне температур от минус 196 до плюс 250 градусов Цельсия. Такая термостойкость открывает дорогу в самые суровые среды — от открытого космоса до активной зоны ядерного реактора. Гибкий материал для спецкостюмов может заменить тяжёлые свинцовые вставки в экипировке персонала АЭС.

Ещё один плюс — технологичность. Плёнку можно производить с помощью 3D-печати, придавая ей любую форму. Это упрощает интеграцию в готовые изделия: от корпусов спутников до медицинских приборов. Южнокорейские учёные подчёркивают: разработка особенно актуальна для высокотехнологичных отраслей, где сбои от электромагнитных помех или радиации могут стоить дорого. Речь идёт о космической технике, атомных станциях, полупроводниковом производстве.

«Когда мы запускаем спутник на орбиту, он проходит через зоны жёсткого излучения и одновременно испытывает воздействие электромагнитных полей. Раньше приходилось ставить несколько слоёв защиты, что увеличивало массу. Теперь один слой решает обе задачи», — комментирует представитель Центра.

Экранирование проникающей радиации — задача, которую человечество решает уже не одно десятилетие. Но до сих пор универсального лёгкого решения не существовало. Новый нанокомпозитный экран для РЭА (радиоэлектронной аппаратуры) может стать стандартом для систем, работающих в экстремальных условиях. Особенно это важно для защиты от космической радиации: на борту МКС и будущих лунных станциях каждый килограмм на вес золота.

Инновации в области радиационной безопасности не ограничиваются только космосом. В медицине — защита персонала в процедурных кабинетах, где используется рентген и гамма-терапия. В атомной энергетике — лёгкие покрытия для трубопроводов и арматуры. В полупроводниковой промышленности — защита литографического оборудования от внешних помех. И везде корейская плёнка оказывается тоньше и легче аналогов.

Пока разработка прошла лабораторные испытания. Впереди — масштабирование производства и сертификация. Но сам факт, что радиационностойкая полимерная плёнка с нанотрубками уже существует и показывает такие результаты, говорит о многом. Возможно, мы стоим на пороге новой эры — когда защита от невидимой угрозы станет такой же обыденной, как защита от солнца.