Se ha logrado un avance en el blindaje de neutrones, un aspecto crítico de la protección radiológica. Este avance está preparado para revolucionar la industria del blindaje de neutrones al ofrecer una solución rentable aplicable a una amplia gama de superficies de materiales.
Un equipo de investigación, dirigido por el profesor Soon-Yong Kwon de la Escuela de Graduados en Ingeniería de Dispositivos y Materiales Semiconductores y el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la UNIST ha desarrollado con éxito una película protectora de neutrones capaz de bloquear los neutrones presentes en la radiación. Este escudo innovador no solo está disponible en áreas grandes sino que también es liviano y flexible.
El artículo del equipo se publica en la revista Nature Communications. .
"La película protectora compuesta de carburo de boro MXene desarrollada tiene un espesor de varias decenas de micrómetros, más de 1.000 veces más delgada que los materiales comerciales convencionales", señaló el profesor Kwon. "Se puede aplicar sin esfuerzo a diversas superficies, asemejándose al acto de pintar."
Los neutrones, que son parte integral de la generación de energía nuclear, los dispositivos médicos y las industrias aeroespaciales, presentan peligros inherentes cuando se filtran. Pueden desencadenar fenómenos inesperados en dispositivos electrónicos u organismos vivos a través de interacciones con otros átomos.
El equipo de investigación sintetizó directamente MXenes, un nanomaterial bidimensional y las fases MAX originales. Además, idearon una técnica para dividir el carburo de boro en pequeños trozos capaces de absorber neutrones y los incorporaron entre las capas maxilares. A partir de este avance, se desarrolló una película ligera, flexible y de gran superficie. Además, se ideó una técnica de pintura para aplicar la mezcla desarrollada a diversas superficies.
El coprimer autor Ju Hyoung Han, investigador del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de UNIST, afirmó:"Al controlar las propiedades de MXene y carburo de boro, mejoramos la estabilidad de la solución de mezcla de los dos materiales. Creamos con éxito un escudo ligero y flexible con una mezcla estabilizada de MXene y boro, que se puede aplicar como pintura en la superficie de varios objetos, como se ha demostrado mediante experimentos."
El escudo de neutrones desarrollado posee una estructura densa con mínimos agujeros de burbuja y mide sólo unas pocas decenas de nanómetros. En consecuencia, exhibe excelentes propiedades mecánicas en comparación con los compuestos a base de polímeros utilizados anteriormente. Dado que no son necesarios procesos adicionales como el tratamiento térmico, se puede fabricar una estructura mixta pura y sin impurezas.
El coprimer autor Si-Hyun, Seok, investigador del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de UNIST, comentó:"Incluso después de más de 20.000 pruebas de flexión, el compuesto de nailon recubierto con la película protectora mantuvo su forma circular hasta en un 98%. Demostró una tasa de blindaje de neutrones excepcional (40% cuando se usan 30 mg) incluso con miligramos de carburo de boro, lo que demuestra su superioridad."
El profesor Kwon añadió:"La tecnología de fabricación de compuestos recientemente desarrollada es práctica y no requiere equipos ni procesos complejos. Permite la implementación de una película de recubrimiento de protección contra neutrones con el espesor y el área deseados. Este estudio ampliará las posibilidades de la tecnología de recubrimiento de materiales MXene y demostrar su aplicación en diversos campos."
Más información: Ju-Hyoung Han et al, Películas híbridas robustas de matriz MXene y carburo de boro en capas 2D para protección contra la radiación de neutrones, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-42670-z
Proporcionado por el Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan
