W laboratoriach firmy Sandia stworzono niezwykły materiał. Jest tani, wyjątkowo lekki, niezwykle zwarty, a jednocześnie odporny na temperatury powyżej 1500 stopni Celsjusza. Naukowcy twierdzą, że może być kluczowy podczas przyszłych misji kosmicznych.

Fizycy z Sandia National Laboratories stworzyli niezwykły materiał bazujący na zmodyfikowanym cukrze. Tak go opisuje Guangping Xu, który pracował nad nim przez ostatnie kilkanaście miesięcy:

Materiał, który jest w stanie przetrwać różne czynniki - mechaniczne, wstrząsy i promieniowanie rentgenowskie - może być wykorzystany do ochrony przed trudnymi warunkami środowiskowymi. Taki materiał nie był dotychczas łatwo dostępny. Wierzymy, że nasz warstwowy nanokompozyt, naśladujący strukturę muszli morskiej, jest taką odpowiedzią. Nowa powłoka jest nie tylko lekka i wytrzymała mechanicznie, ale także wystarczająco stabilna termicznie, aby chronić instrumenty w eksperymentalnych maszynach termojądrowych przed wytwarzanymi przez nie odłamkami, których temperatura może wynosić około 1500 stopni Celsjusza. Na tym właśnie skupiliśmy się na początku naszej pracy.

Prof. Rick Spielman z Uniwersytetu w Rochester, który kierował zespołem badawczym Sandia Labs mówi, że "prawdopodobnie istnieje sto zastosowań, o których jeszcze nie pomyśleliśmy". Fizyk wyobraża sobie zastosowanie nanokompozytu do budowy elektron opóźniających, a nie blokujących, emisję elektronów.

Prace nad nanopowłoką rozpoczęto w laboratoriach Sandii w czerwcu 2021 r. Celem naukowców było stworzenie nowej, taniej i wytrzymałej powłoki do ochrony obiektów testowych oraz instrumentów pracujących w ekstremalnych temperaturach. To dlatego, że produkowana przez Sandię Pulsacyjna Maszyna Z to najpotężniejszy emiter promieniowania rentgenowskiego na Ziemi, która potrzebuje najlepszej osłony.

Chad McCoy, fizyk z Sandii, jeden z twórców nowej nanopowłoki, powiedział:

Z jest najjaśniejszym źródłem promieniowania rentgenowskiego na świecie, ale ilość promieniowania rentgenowskiego to tylko kilka procent całej uwalnianej energii. Reszta to wstrząsy i odłamki. Kiedy próbujemy zrozumieć, w jaki sposób materia - taka jak metale i polimery - oddziałuje z promieniowaniem rentgenowskim, chcemy wiedzieć, czy odłamki nie uszkodziły naszych próbek, nie zmieniły ich mikrostruktury. W tej chwili jesteśmy na granicy możliwości ochrony próbek materiałów przed niepożądanymi szkodami, ale potężniejsze maszyny badawcze będą wymagały lepszych osłon, a ta nowa technologia może umożliwić odpowiednią ochronę.

Możliwe są mniej specjalistyczne zastosowania nanokompozytu. Materiał jest na tyle lekki, że może być używany w przestrzeni kosmicznej jako warstwa ochronna satelitów czy statków kosmicznych. Grubsze warstwy materiału sprawdzą się jako wypełnienie komór ciśnieniowych, a nawet reaktorów fuzji jądrowej.

Koszt wytworzenia powłoki o powierzchni 5 cm2 z nowego materiału ochronnego, o grubości 20 mikronów, wynosi zaledwie 25 centów. Dla porównania, płytka berylowa - najbardziej zbliżona właściwościami termicznymi i mechanicznymi do nowej powłoki, używana w maszynie Z w Sandii i innych zakładach fuzji jądrowej jako osłona ochronna - kosztuje 700 $ według aktualnych cen rynkowych za arkusz 5 cm2 o grubości 23 mikronów.