Investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología y la Universidad Estatal de Kansas han demostrado una mezcla en aerosol de nanotubos de carbono y cerámica que tiene una capacidad sin precedentes para resistir el daño mientras absorbe la luz láser.

Los recubrimientos que absorben la mayor cantidad posible de energía de los láseres de alta potencia sin romperse son esenciales para los detectores de potencia óptica que miden la salida de dichos láseres. que se utilizan, por ejemplo, en equipo militar para desactivar minas sin detonar. El nuevo material mejora la versión anterior del NIST de un recubrimiento de nanotubos en aerosol para detectores de potencia óptica y ya ha atraído el interés de la industria.

"Es un material realmente extraordinario, "El coautor del NIST, John Lehman, dice." Es una forma de hacer super-nanotubos. Tiene la óptica, propiedades térmicas y eléctricas de los nanotubos con la robustez de la cerámica de alta temperatura ".

El compuesto fue desarrollado por Kansas State. Los investigadores del NIST sugirieron usar tolueno para cubrir uniformemente nanotubos individuales con una capa de cerámica. También realizaron estudios de daños que muestran qué tan bien el compuesto tolera la exposición a la luz láser.

NIST ha desarrollado y mantenido estándares de potencia óptica durante décadas. En años recientes, Los investigadores del NIST han recubierto detectores ópticos con nanotubos debido a su inusual combinación de propiedades deseables, Incluyendo un color negro intenso para una máxima absorción de la luz.

El nuevo compuesto consta de nanotubos de carbono de paredes múltiples y una cerámica de silicio, boro, carbono y nitrógeno. El boro aumenta la temperatura a la que se descompone el material. Los nanotubos se dispersaron en tolueno, al que se le añadió gota a gota un polímero líquido transparente que contiene boro, y la mezcla se calentó a 1, 100 grados C. El compuesto resultante se trituró en un polvo fino, disperso en tolueno, y rociado en una fina capa sobre superficies de cobre. Los investigadores hornearon las muestras de prueba y luego las expusieron a un rayo láser de infrarrojo lejano del tipo utilizado para cortar materiales duros.

El análisis reveló que el recubrimiento absorbió el 97,5 por ciento de la luz y toleró 15 kilovatios de potencia láser por centímetro cuadrado durante 10 segundos. Esto es aproximadamente un 50 por ciento más de tolerancia al daño que lo que otros grupos de investigación han informado para recubrimientos similares, como nanotubos solos y pintura de carbón, probados con la misma longitud de onda de luz. según el papel. Los nanotubos y el carbono similar al grafeno absorben la luz de manera uniforme y transmiten bien el calor. mientras que la cerámica resistente a la oxidación aumenta la resistencia al daño. El material pulverizado también se adhiere bien a la superficie de cobre. Como bono adicional, el material compuesto se puede producir fácilmente en grandes cantidades.

Después de la exposición a la luz, los revestimientos se analizaron utilizando varias técnicas diferentes. La microscopía electrónica no reveló una destrucción importante, como quemaduras o deformaciones. Otras pruebas mostraron que el revestimiento era adaptable, con la cubierta de cerámica oxidando parcialmente en una capa estable de dióxido de silicio (cuarzo).