锈蚀金属涂层有望提升航天设备的屏蔽效果并减重

2020年02月14日 12:05 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

尽管金属锈蚀是一种让人很讨厌的现象,但北卡罗莱纳州立大学的科学家们,正在借此开发一种比传统材料更轻、更实惠的新型屏蔽罩。在太空和其它恶劣环境中,其能够对精密电子设备提供防护,同时将重量减轻 30% 以上。在地球大气和磁场之外,航天器最怕的就是辐射,尤其是那些执行深空任务的设备。

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(图自:NASA / JHUAPL / SwRI,via New Atlas

执行深空任务的时候,航天器上精密的电路特别容易受到宇宙射线的影响,导致其出现某些故障。

为防止这种意外的发生,太空中漫游的电子设备,通常被封装在由铝或其它金属制成的特殊屏蔽盒中,以减少辐射暴露和延长电路寿命。

遗憾的是,航天器的发射很是费力,因此板载的每一克重量都需要精打细算。因此工程师在追求更高效率的同时,还必须想方设法地减轻零部件的重量。

好消息是,北卡罗莱纳州立大学的研究团队,已经开发出了一种使重量更轻、更有效的屏蔽方法。

其使用了一种特殊的保形涂层来代替金属屏蔽罩,即一种符合电子部件形状的聚合物薄膜。

这些涂层多被用于保护微芯片和其它零件免受灰尘、化学物质、湿气和温度变化的影响。

然而这种新涂层的微妙之处,就在于将聚合物和金属氧化物颗粒混合到了一起(类似锈蚀)。

北卡罗莱纳州立大学前研究生 Mike DeVanzo 表示:

辐射传输计算表明,包含金属氧化物粉末的涂层,可提供媲美传统屏蔽罩的效果。

在低能状态下,金属氧化物粉末应对电子设备伽马辐射的效果是传统材料的三倍,应对中子辐射损害的能力也高出  225% 。

需要指出的是,尽管纯金属粉末的屏蔽效果更好,但混合了聚合物的涂层,意味着它能够更加安全、且不会对电子设备产生干扰。

该校核工程副教授 Rob Hayes 表示:与传统屏蔽罩相比,它不仅体积更小、成本也更低。

新方案能够在保持同等屏蔽效果的情况下,减轻 30% 的重量。或者在保持相同重量的情况下,提升 30% 以上的屏蔽效果。

换言之,无论哪种方式,新研究都能够减少屏蔽所需的空间占用。目前团队正在进一步完善技术和寻求商业合作伙伴。

有关这项研究的详情,已经发表在近日出版的《辐射物理与化学》(Radiation Physics and Chemistry)期刊上。

原标题为:《Ionizing radiation shielding properties of metal oxide impregnated conformal coatings》

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