Nga phát minh vật liệu phủ đặc biệt bảo vệ chống bức xạ và tự chữa lành

Vật liệu này sẽ giúp bảo vệ các thiết bị điện tử và tăng đáng kể khả năng chống bức xạ của nhiều loại vật liệu trong ngành công nghiệp hạt nhân và vũ trụ.

Loại vật liệu chống phóng xạ mới không chỉ cải thiện đáng kể mức độ an toàn của các cơ sở hạt nhân mà còn bảo vệ hiệu quả các thiết bị điện tử khỏi tác dụng gây hư hại của bức xạ. Khả năng bảo vệ đó rất có ích trong vũ trụ, khi các tia bức xạ vũ trụ có thể dễ dàng phá hủy các thiết bị điện tử.

Phó giáo sư Roman Laptev, bộ môn Vật lý ứng dụng của Khoa Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân, trường Đại học Bách khoa Tomsk giải thích: “Tác hại của tia bức xạ lên vật liệu là do ảnh hưởng của hiệu ứng lỗ trống, khi các nguyên tử bị đánh bật khỏi mạng tinh thể hay có nguyên tử lạ mắc kẹt trên đó. Cả hai loại tác hại đều có thể tích tụ và gây ra hỏng hóc thiết bị. Sau một thời gian chiếu xạ dài lên lớp phủ của chúng tôi với dòng proton, mật độ sai hỏng (mạng tinh thể) hoặc không thay đổi, hoặc giảm do hiệu ứng chuyển dịch sai hỏng đến vùng biên của lớp và tự triệt tiêu lẫn nhau ở đó”.

Các nhà nghiên cứu tại TPU tin rằng tính chất của lớp phủ này có thể làm tăng khả năng chống bức xạ của nhiều loại vật liệu trong các ngành công nghiệp nguyên tử và vũ trụ. Lớp phủ phức hợp này được tạo thành nhờ phún xạ magnetron có cấu tạo từ 5 lớp vật liệu khác nhau với độ dày khoảng 100 nanomét.

Phó giáo sư Laptev bổ sung: “Phân tích cấu trúc bằng kính hiển vi điện tử truyền qua và phổ X-ray cho thấy sau khi chiếu xạ, điện thế trên toàn bộ cấu trúc đã tăng do tích tụ proton. Cả tính toán và thí nghiệm đều làm rõ rằng đã có sự thay đổi vị trí của các phân tử zirconi khỏi vị trí tối ưu và tạo thành các vùng có mật độ electron thấp gần các vị trí đã bị hủy diệt position trong quá trình phân tích” (giải thích: khi electron va chạm positron, 2 hạt sẽ tự hủy tạo năng lượng và gây ra vùng trống – nd) .

Để phân tích cấu trúc của các sai hỏng trong mạng tinh thể trước và sau khi chiếu xạ, các nhà khoa học ở TPU đã sử dụng một phương pháp có độ nhạy cao là phổ Doppler mở rộng sử dụng dòng tia positron với mức năng lượng được tính toán trước.

Nghiên cứu này được thực hiện theo dự án hợp tác số 20-79-10343 của Quỹ Khoa học nước Nga và Phòng thí nghiệm các vấn đề nguyên tử Jelepov. Trong tương lai, nhóm Nghiên cứu có kế hoạch tìm ra các loại vật liệu mới có tác dụng ở liều chiếu xạ cao hơn.