Radiațiile spațiale pot deteriora sateliții – echipa mea a descoperit că materialul de ultimă generație se poate autovindeca atunci când este expus la razele cosmice

Mediul spațial este dur și plictisitor Radiații extreme. Oamenii de știință care proiectează nave spațiale și sateliți au nevoie de materiale care să reziste acestor condiții.

în Lucrare publicată în ianuarie 2024, echipa mea Dintre materiale, cercetătorii au dovedit că se numește următoarea generație de material semiconductor Perovskit cu halogenuri metalice Se poate de fapt Recuperare și vindecare însuși din cauza daunelor cauzate de radiații.

Perovskiții cu halogenuri metalice sunt o clasă de materiale A fost descoperit în 1839 Care se găsește din abundență în scoarța terestră. Ele absorb lumina soarelui și o transformă eficient în electricitate, făcându-le o potrivire perfectă Panouri solare spațiale Ar putea alimenta viitorii sateliți sau habitate spațiale.

Cercetătorii fac perovskiți ca acesta De cerneluriapoi acoperiți cernelurile pe plăci de sticlă sau plastic, creând dispozitive subțiri, asemănătoare unui film, care sunt ușoare și flexibile.

În mod surprinzător, acestea… Celule solare cu peliculă subțire Performanța o depășește pe cea a celulelor solare convenționale cu siliciu în demonstrațiile de laborator, deși este De aproape 100 de ori mai subțire decât celulele solare tradiționale.

Dar aceste filme se pot degrada dacă sunt expuse la ele Umiditate sau oxigen. Cercetătorii și industria lucrează în prezent pentru a aborda aceste preocupări de stabilitate Răspândirea solului.

Pentru a testa cât de bine ar supraviețui în spațiu, echipa mea a dezvoltat un experiment cu radiații. Am dezvăluit celule solare perovskite Pentru protoni la energii joase și înalte Am găsit o caracteristică unică și nouă.

Protonii cu energie înaltă au vindecat daunele cauzate de protonii cu energie scăzută, permițând dispozitivului să-și revină și să-și continue munca. Semiconductorii convenționali utilizați în electronica spațială nu prezintă această vindecare.

Echipa mea a fost surprinsă de acest rezultat. Cum poate un material care se descompune atunci când este expus la oxigen și umiditate nu numai să reziste la radiațiile dure din spațiu, ci și să se autovindecă într-un mediu care distruge semiconductorii tradiționali de siliciu?

În lucrarea noastră, începem să dezvăluim acest mister.

de ce conteaza

Oamenii de știință se așteaptă ca în următorii zece ani, sateliții să fie lansați pe orbită apropiată de Pământ va crește semnificativAgențiile spațiale precum NASA își propun să stabilească baze pe Lună.

Materialele care pot rezista la radiații intense și se auto-vindecă vor schimba jocul.

Cercetătorii estimează Desfășurarea a doar câteva kilograme de material perovskit în spațiu ar putea genera până la 10 milioane de wați de putere. În prezent costă aproximativ 4.000 USD per kilogram (1.818 USD per liră). Pentru a lansa materiale în spațiuDeci ingredientele active sunt importante.

Ce este încă necunoscut

Descoperirile noastre evidențiază un aspect fascinant al perovskiților: capacitatea lor de a rezista la daune și defecte. Cristale de perovskit Ea este un fel Materiale moiCeea ce înseamnă că atomii săi se pot muta în diferite stări pe care oamenii de știință le numesc moduri de vibrație.

Atomii din perovskit sunt de obicei aranjați într-o rețea. Dar radiațiile pot scoate atomii din loc, dăunând materialului. Vibrațiile pot ajuta la repunerea atomilor la locul lor, dar încă nu suntem pe deplin siguri cum funcționează acest proces.

Ce atunci?

Descoperirile noastre sugerează că materialele moi pot fi deosebit de utile în medii dure, inclusiv în spațiu.

Dar radiațiile nu sunt singurul stres la care sunt expuse materialele în spațiu. Oamenii de știință nu știu încă cum va funcționa perovskitul atunci când este expus la condiții de vid și la schimbări extreme de temperatură, împreună cu radiații, simultan. Temperatura ar putea juca un rol în comportamentul de vindecare pe care l-a văzut echipa mea, dar va trebui să facem mai multe cercetări pentru a determina cum.

Aceste rezultate ne spun că materialele moi pot ajuta oamenii de știință să dezvolte o tehnologie care funcționează bine în medii dure. Cercetările viitoare ar putea explora mai profund modul în care vibrațiile din aceste materiale se leagă de orice proprietăți de auto-vindecare.

Un rezumat de cercetare este un scurt rezumat al lucrărilor academice interesante.