È stato raggiunto un progresso nella schermatura dei neutroni, un aspetto critico della protezione dalle radiazioni. Questa innovazione è destinata a rivoluzionare il settore della schermatura contro i neutroni offrendo una soluzione economicamente vantaggiosa applicabile a un'ampia gamma di superfici di materiali.
Un gruppo di ricerca, guidato dal professor Soon-Yong Kwon della Graduate School of Semiconductors Materials and Devices Engineering e del Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali dell'UNIST, ha sviluppato con successo una pellicola schermante per neutroni in grado di bloccare i neutroni presenti nelle radiazioni. Questo scudo innovativo non è solo disponibile in grandi aree ma anche leggero e flessibile.
L'articolo del team è pubblicato sulla rivista Nature Communications .
"Il film schermante composito in carburo di boro MXene sviluppato ha uno spessore di diverse decine di micrometri, oltre 1.000 volte più sottile dei materiali commerciali convenzionali", ha osservato il professor Kwon. "Può essere applicato senza sforzo su varie superfici, ricordando l'atto di dipingere."
I neutroni, che sono parte integrante della produzione di energia nucleare, dei dispositivi medici e delle industrie aerospaziali, presentano pericoli intrinseci quando fuoriescono. Possono innescare fenomeni inaspettati nei dispositivi elettronici o negli organismi viventi attraverso le interazioni con altri atomi.
Il gruppo di ricerca ha sintetizzato direttamente gli MXeni, un nanomateriale bidimensionale e le fasi MAX originarie. Inoltre, hanno ideato una tecnica per dividere il carburo di boro in piccoli pezzi in grado di assorbire i neutroni e incorporarli tra gli strati mascellari. Sulla base di questa innovazione, è stata sviluppata una pellicola di ampia superficie, flessibile e leggera. Inoltre, è stata ideata una tecnica pittorica per applicare la miscela sviluppata su diverse superfici.
Il co-primo autore Ju Hyoung Han, ricercatore presso il Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali dell'UNIST, ha dichiarato:"Controllando le proprietà di MXene e carburo di boro, abbiamo migliorato la stabilità della soluzione di miscela dei due materiali. Abbiamo creato con successo uno scudo leggero e flessibile con una miscela stabilizzata di MXene-boro, che può essere applicato come una vernice sulle superfici di vari oggetti, come dimostrato attraverso esperimenti."
Lo scudo neutronico sviluppato possiede una struttura densa con fori minimi per le bolle, che misura solo diverse decine di nanometri. Di conseguenza, presenta eccellenti proprietà meccaniche rispetto ai compositi a base polimerica precedentemente utilizzati. Poiché non sono necessari processi aggiuntivi come il trattamento termico, è possibile produrre una struttura mista pura senza impurità.
Il co-primo autore Si-Hyun, Seok, ricercatore presso il Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali dell'UNIST, ha commentato:"Anche dopo oltre 20.000 test di flessione, il composito di nylon rivestito con la pellicola protettiva ha mantenuto la sua forma circolare fino al 98%. Ha dimostrato un eccezionale tasso di schermatura dei neutroni (40% quando si utilizzano 30 mg) anche con milligrammi di carburo di boro, dimostrando la sua superiorità."
Il professor Kwon ha aggiunto:"La nuova tecnologia di produzione dei compositi è pratica e non richiede né attrezzature né processi complessi. Consente l'implementazione di un film di rivestimento schermante i neutroni con lo spessore e l'area desiderati. Questo studio amplierà le possibilità della tecnologia di rivestimento del materiale MXene e dimostrare la sua applicazione in vari campi."
Ulteriori informazioni: Ju-Hyoung Han et al, Robusti film ibridi a matrice MXene stratificata 2D e carburo di boro per la schermatura dalle radiazioni di neutroni, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-42670-z
Fornito da Ulsan National Institute of Science and Technology
