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군용 레이저로부터 보호하는 나노튜브

27.04.2013

NIST (National Institute of Standards and Technology)와 Kansas University (Kansas State University)의 연구원들은 탄소 나노 튜브와 특수 세라믹의 혼합물을 기반으로 한 새로운 에어로졸 조성물을 보여주었습니다. 전투. 레이저 빔의 에너지 대부분을 접지 않고 흡수하면서 보호하는 물체가 파손되는 것을 방지 할 수있는 이러한 코팅은 전투 레이저에 대한 효과적인 보호 수단 일뿐만 아니라 군대가 원격으로 폭발시키기 위해 사용하는 레이저의 방사선 에너지를 측정하는 센서를 보호하는 데에도 사용됩니다 폭발하지 않은 병기 및 폭발물.

새로운 에어로졸 소재의 기반은 이미 다양한 산업 분야에서 사용되고 있는 광에너지 센서를 보호하기 위해 NIST 연구진이 개발한 소재다. NIST의 연구원인 John Lehman은 "우리는 정말 멋진 새로운 차폐 재료를 얻었습니다. 이것은 탄소 나노튜브의 모든 긍정적인 광학, 열 및 전기적 특성과 고온 세라믹의 신뢰성 및 내구성을 결합합니다."라고 말했습니다.

새로운 에어로졸 소재는 다중벽 탄소나노튜브, 서로 다른 직경의 여러 나노튜브, 실리콘, 붕소, 탄소 및 질소로 구성된 세라믹 소재로 구성된다. 세라믹 구성에 붕소가 존재하면이 재료가 녹고 부서지기 시작하는 온도를 높일 수 있습니다.

새로운 조성을 얻기 위해 과학자들은 나노튜브를 액체 유기 물질인 톨루엔과 혼합한 다음 일정한 교반과 함께 한 방울씩 떨어뜨리고 1100℃의 온도로 가열된 고분자 물질을 첨가합니다. 이 혼합물에 온도 세라믹. 생성된 조성물을 고온으로 가열하고, 용매를 증발시키고, 생성된 침전물을 미세 분말로 분쇄하고, 이를 다시 톨루엔계 용매와 혼합한다.

연구진은 기존의 에어브러시를 이용해 구리 표면에 얇은 층의 재료를 도포하고 건조 후 금속 및 기타 단단한 재료를 절단하는 데 사용되는 레이저인 장파장 적외선 레이저 빔을 구리 표면에 집중시켰다. 재료의 표면. 수집된 데이터를 분석한 결과 코팅이 레이저 빔 에너지의 97.5%를 성공적으로 흡수하고 표면 제곱센티미터당 15kW의 에너지 수준을 파괴 없이 견디는 것으로 나타났습니다. 이 수치는 레이저 광선으로부터 보호하기 위해 개발된 순수 나노튜브 및 탄소 함유 코팅을 기반으로 하는 다른 재료에 의해 입증된 수치보다 정확히 XNUMX배 더 높습니다.

나노튜브 및 그래핀과 같은 기타 탄소 재료는 빛을 균일하게 흡수하고 열을 주변 영역으로 전달하여 레이저 빔과 접촉하는 지점의 온도를 낮춥니다. 내산화성 고온 세라믹 화합물은 높은 기계적 강도와 고온 손상에 대한 내성을 지닌 보호 코팅을 제공합니다. 새로운 재료는 접착력이 높아 다른 재료로 만들어진 표면에 적용할 수 있다는 점에 유의해야 합니다. 또한, 보호재의 생산공정이 상당히 간단하여 큰 어려움 없이 대량생산이 가능하다.

과학자들은 전자 현미경을 사용하여 보호 코팅과 레이저 빔의 접촉점을 보다 주의 깊게 조사했습니다. 이 연구는 연소 및 변형과 같은 주요 유형의 재료 파괴가 완전히 없음을 보여주었습니다. 나노튜브의 농도가 낮은 소수의 작은 장소에서만 세라믹 물질이 녹아 안정적인 이산화규소, 석영 유리로 변했지만 그럼에도 불구하고 계속해서 보호 역할을 했습니다.

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