I ricercatori del National Institute of Standards and Technology e della Kansas State University hanno dimostrato una miscela spray di nanotubi di carbonio e ceramica che ha una capacità senza precedenti di resistere ai danni mentre assorbe la luce laser.

I rivestimenti che assorbono quanta più energia possibile dei laser ad alta potenza senza rompersi sono essenziali per i rilevatori di potenza ottica che misurano l'uscita di tali laser, che vengono utilizzati, Per esempio, in equipaggiamento militare per disinnescare mine inesplose. Il nuovo materiale migliora la versione precedente del NIST di un rivestimento di nanotubi spray per rilevatori di potenza ottica e ha già attirato l'interesse del settore.

"È davvero un materiale straordinario, Il coautore del NIST John Lehman afferma. "È un modo per creare super-nanotubi. Ha l'ottica, proprietà termiche ed elettriche dei nanotubi con la robustezza della ceramica ad alta temperatura."

Il composito è stato sviluppato da Kansas State. I ricercatori del NIST hanno suggerito di utilizzare il toluene per rivestire in modo uniforme i singoli nanotubi con un guscio di ceramica. Hanno anche eseguito studi sui danni che mostrano quanto bene il composito tollera l'esposizione alla luce laser.

Il NIST ha sviluppato e mantenuto standard di potenza ottica per decenni. Negli ultimi anni, I ricercatori del NIST hanno rivestito i rivelatori ottici con i nanotubi a causa della loro insolita combinazione di proprietà desiderabili, compreso il colore nero intenso per il massimo assorbimento della luce.

Il nuovo composito è costituito da nanotubi di carbonio multiparete e una ceramica in silicio, boro, carbonio e azoto. Il boro aumenta la temperatura alla quale il materiale si rompe. I nanotubi sono stati dispersi in toluene, a cui è stato aggiunto goccia a goccia un polimero liquido limpido contenente boro, e la miscela è stata riscaldata a 1, 100 gradi C. Il composito risultante è stato quindi frantumato in una polvere fine, disperso in toluene, e spruzzato in uno strato sottile su superfici di rame. I ricercatori hanno cotto i campioni di prova e poi li hanno esposti a un raggio laser a infrarossi lontani del tipo utilizzato per tagliare materiali duri.

L'analisi ha rivelato che il rivestimento ha assorbito il 97,5% della luce e tollerato 15 kilowatt di potenza laser per centimetro quadrato per 10 secondi. Si tratta di una tolleranza ai danni superiore di circa il 50% rispetto a quella che altri gruppi di ricerca hanno riportato per rivestimenti simili, come i soli nanotubi e la vernice al carbonio, testati con la stessa lunghezza d'onda della luce, secondo la carta. I nanotubi e il carbonio simile al grafene assorbono la luce in modo uniforme e trasmettono bene il calore, mentre la ceramica resistente all'ossidazione aumenta la resistenza ai danni. Il materiale spray aderisce bene anche alla superficie in rame. Come bonus aggiuntivo, il composito può essere prodotto facilmente in grandi quantità.

Dopo l'esposizione alla luce, i rivestimenti sono stati analizzati utilizzando diverse tecniche. La microscopia elettronica non ha rivelato grandi distruzioni come bruciature o deformazioni. Altri test hanno dimostrato che il rivestimento è adattabile, con il guscio ceramico parzialmente ossidato in uno strato stabile di biossido di silicio (quarzo).