Pesquisadores do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia e da Universidade Estadual do Kansas demonstraram uma mistura spray-on de nanotubos de carbono e cerâmica que tem capacidade sem precedentes de resistir a danos enquanto absorve a luz do laser.

Revestimentos que absorvem o máximo possível da energia dos lasers de alta potência sem quebrar são essenciais para detectores de potência óptica que medem a saída de tais lasers, que são usados, por exemplo, em equipamento militar para desarmar minas não detonadas. O novo material melhora a versão anterior do NIST de um revestimento de nanotubo em spray para detectores de potência óptica e já atraiu o interesse da indústria.

"É realmente um material notável, "O co-autor do NIST, John Lehman, diz." É uma maneira de fazer super-nanotubos. Tem a ótica, propriedades térmicas e elétricas dos nanotubos com a robustez da cerâmica de alta temperatura. "

O composto foi desenvolvido pela Kansas State. Os pesquisadores do NIST sugeriram o uso de tolueno para revestir uniformemente os nanotubos individuais com uma casca de cerâmica. Eles também realizaram estudos de danos que mostram o quão bem o composto tolera a exposição à luz laser.

O NIST desenvolveu e manteve padrões de potência óptica por décadas. Nos últimos anos, Os pesquisadores do NIST revestiram os detectores ópticos com nanotubos por causa de sua combinação incomum de propriedades desejáveis, incluindo cor preta intensa para máxima absorção de luz.

O novo composto consiste em nanotubos de carbono com várias paredes e uma cerâmica feita de silício, boro, carbono e nitrogênio. O boro aumenta a temperatura na qual o material se decompõe. Os nanotubos foram dispersos em tolueno, ao qual um polímero líquido claro contendo boro foi adicionado gota a gota, e a mistura foi aquecida a 1, 100 graus C. O composto resultante foi então triturado em um pó fino, disperso em tolueno, e pulverizado em uma camada fina em superfícies de cobre. Os pesquisadores assaram os corpos de prova e os expuseram a um feixe de laser infravermelho do tipo usado para cortar materiais duros.

A análise revelou que o revestimento absorveu 97,5 por cento da luz e tolerou 15 quilowatts de potência do laser por centímetro quadrado por 10 segundos. Isso é cerca de 50 por cento maior tolerância a danos do que outros grupos de pesquisa relataram para revestimentos semelhantes, como nanotubos sozinho e tinta de carbono, testados com o mesmo comprimento de onda de luz, de acordo com o jornal. Os nanotubos e o carbono semelhante ao grafeno absorvem a luz de maneira uniforme e transmitem bem o calor, enquanto a cerâmica resistente à oxidação aumenta a resistência a danos. O material spray-on também adere bem à superfície de cobre. Como um bônus adicional, o composto pode ser produzido facilmente em grandes quantidades.

Após a exposição à luz, os revestimentos foram analisados ​​usando várias técnicas diferentes. A microscopia eletrônica não revelou nenhuma destruição importante, como queima ou deformação. Outros testes mostraram que o revestimento é adaptável, com o invólucro de cerâmica oxidando parcialmente em uma camada estável de dióxido de silício (quartzo).