Onderzoekers van de North Carolina State University hebben een nieuwe techniek ontwikkeld om elektronica in militaire en ruimteverkenningstechnologie te beschermen tegen ioniserende straling. De nieuwe aanpak is kosteneffectiever dan bestaande technieken, en het geheime ingrediënt is ... roest.

"Onze aanpak kan worden gebruikt om hetzelfde niveau van stralingsafscherming te behouden en het gewicht met 30% of meer te verminderen, of u kunt hetzelfde gewicht behouden en de afscherming met 30% of meer verbeteren, in vergelijking met de meest gebruikte afschermingstechnieken, " zegt Rob Hayes, co-auteur van een paper over het werk en een universitair hoofddocent nucleaire engineering bij NC State. "Hoe dan ook, onze aanpak vermindert de hoeveelheid ruimte die wordt ingenomen door afscherming."

Ioniserende straling kan grote problemen veroorzaken voor elektronische apparaten. Om u hiertegen te beschermen, apparaten die aan straling kunnen worden blootgesteld, zoals apparaten die in ruimtevaartuigen worden gebruikt, zijn voorzien van stralingsafscherming.

Gewicht is een belangrijke factor bij het ontwerpen van ruimtevaarttechnologieën, en de meest voorkomende afscherming in ruimtevaartapparatuur bestaat uit het plaatsen van een aluminium doos rond gevoelige technologieën. Dit wordt gezien als de beste afweging tussen het gewicht van een schild en de bescherming die het biedt.

De nieuwe techniek is gebaseerd op het mengen van geoxideerd metaalpoeder - roest - in een polymeer, en vervolgens op te nemen in een gemeenschappelijke conforme coating op de relevante elektronica.

"Metaaloxidepoeder biedt minder afscherming dan metaalpoeder, maar oxiden zijn minder giftig en vormen geen elektromagnetische uitdagingen die de werking van een apparaat kunnen verstoren, "zegt Hayes.

"Stralingstransportberekeningen tonen aan dat opname van het metaaloxidepoeder een afscherming biedt die vergelijkbaar is met een conventioneel schild, " zegt Mike DeVanzo, een voormalig afgestudeerde student aan NC State en eerste auteur van het werk. "Bij lage energieën, het metaaloxidepoeder vermindert zowel de gammastraling naar de elektronica met een factor 300 als de neutronenstralingsschade met 225%."

"Tegelijkertijd, de coating is minder omvangrijk dan een afschermingsdoos, "zegt Hayes. "En in computationele simulaties, de slechtste prestatie van de oxidecoating absorbeerde nog steeds 30% meer straling dan een conventioneel schild van hetzelfde gewicht.

"Daarbovenop, de oxidedeeltjes zijn veel goedkoper dan dezelfde hoeveelheid van het zuivere metaal, "zegt Hayes.

"Dit zou mogelijk de behoefte aan conventionele afschermingsmaterialen op ruimtegebaseerde elektronica kunnen verminderen, " voegt DeVanzo toe, die bij Lockheed Martin Space werkt.

De onderzoekers blijven hun afschermingstechniek testen en verfijnen voor gebruik in verschillende toepassingen.

"We zijn nu op zoek naar industriële partners om ons te helpen de technologie voor commercieel gebruik te ontwikkelen, "zegt Hayes.

De krant, "Ioniserende stralingsafschermende eigenschappen van met metaaloxide geïmpregneerde conforme coatings, " is gepubliceerd in het tijdschrift Stralingsfysica en -chemie .