Ученые ТПУ создают нанопокрытия для защиты от радиации, способные к самовосстановлению. Покрытие поможет защитить электронику и повысить радиационную стойкость материалов в космической и атомной отрасли. Результаты опубликованы в журнале Metals.
Фото: в лаборатории экспериментальной физики ИЯТШ ТПУПо словам авторов, новые радиационно стойкие материалы позволят не только усовершенствовать объекты ядерной промышленности, но и эффективно защитить электронику от разрушения радиацией. Особенно актуальна такая защита для космической отрасли, так как радиация в космосе способна быстро вывести из строя электронику.
Главная опасность радиации — воздействие заряженных частиц и нейтронов. Политехники экспериментально подтвердили, что многослойное композитное нанопокрытие из циркония и ниобия способно самостоятельно «залечивать» радиационные дефекты.
«Радиационные дефекты в материалах — либо вакансии, то есть выбитые из кристаллической решетки атомы, либо дополнительные атомы, «застрявшие» в ней. Оба типа повреждений могут накапливаться, приводя к негодности изделий. После длительного облучения нашего покрытия пучком протонов концентрация дефектов остается неизменной или уменьшается за счет стока дефектов к границам слоев, где они взаимоликвидируются», — рассказал РИА Новости доцент отделения экспериментальной физики ИЯТШ ТПУ Роман Лаптев.
Ученые добавляют, что покрытия расширяют возможности для повышения радиационной стойкости материалов в ядерной и авиакосмической промышленности из-за своих уникальных свойств: композит, полученный методом магнетронного напыления, состоит из пяти слоев толщиной около 100 нм.
«Просвечивающая микроскопия и рентгеноструктурный анализ показали, что после облучения в структуре возникают напряжения за счет накопления протонов. Расчеты и эксперименты выявили смещение атомов циркония из оптимального положения с образованием областей пониженной электронной плотности, вблизи которых накапливаются внедренные ионы, и при анализе аннигилируют позитроны», — поясняет Роман Лаптев.
Для экспериментального анализа структуры дефектов до и после облучения исследователи использовали метод высокой чувствительности — спектрометрию доплеровского уширения аннигиляционной линии с применением пучков позитронов с регулируемой энергией.
Исследования проводились в рамках проекта РНФ (№20-79-10343) в сотрудничестве со специалистами НОЦ им. Вейнберга и лаборатории ядерных проблем им. Джелепова Объединенного института ядерных исследований. Научный коллектив планирует продолжить исследования нового материала при более высоких дозах облучения.