Foi alcançado um avanço na blindagem de nêutrons, um aspecto crítico da proteção contra radiação. Esta inovação está preparada para revolucionar a indústria de blindagem de nêutrons, oferecendo uma solução econômica aplicável a uma ampla gama de superfícies de materiais.



Uma equipe de pesquisa, liderada pelo professor Soon-Yong Kwon na Escola de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais e Dispositivos Semicondutores e no Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da UNIST desenvolveu com sucesso um filme de proteção de nêutrons capaz de bloquear nêutrons presentes na radiação. Este escudo inovador não está disponível apenas em grandes áreas, mas também é leve e flexível.

O artigo da equipe foi publicado na revista Nature Communications .

"O filme de blindagem composto de carboneto MXene-Boro desenvolvido tem várias dezenas de micrômetros de espessura, mais de 1.000 vezes mais fino que os materiais comerciais convencionais", observou o professor Kwon. “Pode ser aplicado sem esforço em diversas superfícies, lembrando o ato de pintar.”

Os nêutrons, que são essenciais para a geração de energia nuclear, dispositivos médicos e indústrias aeroespaciais, apresentam perigos inerentes quando vazados. Eles podem desencadear fenômenos inesperados em dispositivos eletrônicos ou organismos vivos através de interações com outros átomos.

A equipe de pesquisa sintetizou diretamente MXenes, um nanomaterial bidimensional e as fases MAX parentais. Além disso, eles desenvolveram uma técnica para dividir o carboneto de boro em pequenos pedaços capazes de absorver nêutrons e os incorporaram entre as camadas maxilares. Com base nessa inovação, foi desenvolvido um filme leve, flexível e de grande área. Além disso, foi desenvolvida uma técnica de pintura para aplicar a mistura desenvolvida em diversas superfícies.

O co-primeiro autor Ju Hyoung Han, pesquisador do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da UNIST, afirmou:"Ao controlar as propriedades do MXene e do carboneto de boro, melhoramos a estabilidade da solução de mistura dos dois materiais. Criamos com sucesso um escudo leve e flexível com uma mistura estabilizada de MXene-boro, que pode ser aplicado como tinta em superfícies de vários objetos, conforme demonstrado através de experimentos."

O escudo de nêutrons desenvolvido possui uma estrutura densa com buracos de bolhas mínimos, medindo apenas algumas dezenas de nanômetros. Consequentemente, apresenta excelentes propriedades mecânicas em comparação com compósitos à base de polímeros utilizados anteriormente. Uma vez que processos adicionais, tais como tratamento térmico, são desnecessários, uma estrutura mista pura, sem impurezas, pode ser fabricada.

O coautor Si-Hyun, Seok, pesquisador do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da UNIST, comentou:"Mesmo depois de mais de 20.000 testes de flexão, o compósito de náilon revestido com a película de proteção manteve sua forma circular em até 98%. Ele demonstrou uma taxa excepcional de blindagem de nêutrons (40% ao usar 30 mg), mesmo com miligramas de carboneto de boro, demonstrando sua superioridade."

O professor Kwon acrescentou:"A tecnologia de fabricação de compósitos recentemente desenvolvida é prática e não requer equipamentos nem processos complexos. Ela permite a implementação de um filme de revestimento de proteção de nêutrons com a espessura e área desejadas. Este estudo expandirá as possibilidades da tecnologia de revestimento de material MXene e demonstrar sua aplicação em vários campos."

Mais informações: Ju-Hyoung Han et al, Filmes híbridos robustos de matriz MXene com carboneto de boro em camadas 2D para proteção contra radiação de nêutrons, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-42670-z
Fornecido pelo Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Ulsan