Scoperto materiale di nuova generazione in grado di autoriparare i satelliti dalle radiazioni spaziali

L’ambiente spaziale è duro e noioso Radiazioni estreme. Gli scienziati che progettano veicoli spaziali e satelliti hanno bisogno di materiali in grado di resistere a queste condizioni.

In Articolo pubblicato nel gennaio 2024, la mia squadra Tra i materiali che i ricercatori hanno dimostrato c’è che A Materiali semiconduttori di nuova generazione Di nome Perovskite ad alogenuri metallici In realtà può Recupero e guarigione stesso dai danni da radiazioni.

Le perovskiti agli alogenuri metallici sono una classe di materiali Fu scoperto nel 1839 Che si trova in abbondanza nella crosta terrestre. Assorbono la luce solare e la convertono in modo efficiente in elettricità, rendendoli perfetti Pannelli solari spaziali Potrebbe alimentare futuri satelliti o habitat spaziali.

I ricercatori producono perovskiti come questa Di inchiostriquindi rivestire gli inchiostri su lastre di vetro o plastica, creando dispositivi sottili, simili a pellicole, leggeri e flessibili.

Sorprendentemente, questi… Celle solari a film sottile Le prestazioni superano quelle delle celle solari al silicio convenzionali nelle dimostrazioni di laboratorio, sebbene lo sia Quasi 100 volte più sottile rispetto alle celle solari tradizionali.

Ma queste pellicole possono degradarsi se esposte ad esse Umidità o ossigeno. I ricercatori e l’industria stanno attualmente lavorando per affrontare questi problemi di stabilità Diffusione del terreno.

Per testare la loro sopravvivenza nello spazio, il mio team ha sviluppato un esperimento sulle radiazioni. Abbiamo presentato le celle solari alla perovskite Per protoni a basse e alte energie Ho trovato una funzionalità unica e nuova.

I protoni ad alta energia hanno guarito il danno causato dai protoni a bassa energia, consentendo al dispositivo di riprendersi e continuare a svolgere il suo lavoro. I semiconduttori convenzionali utilizzati nell’elettronica spaziale non mostrano questa guarigione.

La mia squadra è rimasta sorpresa da questo risultato. Come può un materiale che si decompone se esposto all’ossigeno e all’umidità non solo resistere alle forti radiazioni dello spazio, ma anche autoripararsi in un ambiente che distrugge i tradizionali semiconduttori in silicio?

Nel nostro articolo iniziamo a svelare questo mistero.

Perchè importa

Gli scienziati prevedono che nei prossimi dieci anni i satelliti verranno lanciati nell’orbita vicino alla Terra aumenterà in modo significativoLe agenzie spaziali come la NASA mirano a questo Crea basi sulla luna.

I materiali in grado di resistere a radiazioni intense e di auto-ripararsi rappresenteranno un punto di svolta.

I ricercatori stimano Dispiegare solo poche libbre di materiale perovskite nello spazio potrebbe generare fino a 10 milioni di watt di potenza. Attualmente costa circa 4.000 dollari al chilogrammo (1.818 dollari per libbra). Lanciare materiali nello spazioQuindi i principi attivi sono importanti.

Cosa è ancora sconosciuto

I nostri risultati evidenziano un aspetto affascinante delle perovskiti: la loro capacità di resistere a danni e difetti. Cristalli di perovskite Lei è gentile Materiali morbidiCiò significa che i suoi atomi possono spostarsi in diversi stati che gli scienziati chiamano modalità di vibrazione.

Gli atomi nella perovskite sono solitamente disposti in un reticolo. Ma le radiazioni possono spostare gli atomi dal loro posto, danneggiando il materiale. Le vibrazioni possono aiutare a rimettere a posto gli atomi, ma non siamo ancora del tutto sicuri di come funzioni questo processo.

Cosa poi?

I nostri risultati suggeriscono che i materiali morbidi possono essere particolarmente utili in ambienti difficili, compreso lo spazio.

Ma le radiazioni non sono l’unico stress a cui sono esposti i materiali nello spazio. Gli scienziati non sanno ancora come si comporterà la perovskite se esposta simultaneamente a condizioni di vuoto e cambiamenti estremi di temperatura, insieme alle radiazioni. La temperatura potrebbe avere un ruolo nel comportamento di guarigione osservato dal mio team, ma avremo bisogno di fare ulteriori ricerche per determinare come.

Questi risultati ci dicono che i materiali morbidi possono aiutare gli scienziati a sviluppare una tecnologia che funzioni bene in ambienti difficili. La ricerca futura potrebbe approfondire il modo in cui le vibrazioni di questi materiali si collegano a qualsiasi proprietà di autoguarigione.

IL Riepilogo della ricerca Si tratta di una breve panoramica di interessanti lavori accademici.

Ahmed Kermani non lavora, non fa consulenza, non possiede azioni o non riceve finanziamenti da alcuna società o organizzazione che trarrebbe beneficio da questo articolo e non ha rivelato affiliazioni rilevanti oltre alla sua nomina accademica.

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