Des progrès ont été réalisés dans le domaine de la protection contre les neutrons, un aspect essentiel de la radioprotection. Cette avancée est sur le point de révolutionner l'industrie du blindage neutronique en offrant une solution rentable applicable à une large gamme de surfaces de matériaux.

Une équipe de recherche, dirigée par le professeur Soon-Yong Kwon de la Graduate School of Semiconductors Materials and Devices Engineering et du Département de science et d'ingénierie des matériaux de l'UNIST, a développé avec succès un film de protection contre les neutrons capable de bloquer les neutrons présents dans les rayonnements. Ce bouclier innovant est non seulement disponible sur de grandes surfaces, mais également léger et flexible.

L'article de l'équipe est publié dans la revue Nature Communications .

"Le film de blindage composite MXène-Carbure de Bore développé a une épaisseur de plusieurs dizaines de micromètres, soit plus de 1 000 fois plus mince que les matériaux commerciaux conventionnels", a noté le professeur Kwon. "Il peut être appliqué sans effort sur diverses surfaces, ressemblant à l'acte de peindre."

Les neutrons, qui font partie intégrante de la production d’énergie nucléaire, des dispositifs médicaux et des industries aérospatiales, présentent des dangers inhérents en cas de fuite. Ils peuvent déclencher des phénomènes inattendus dans les appareils électroniques ou les organismes vivants grâce à leurs interactions avec d'autres atomes.

L’équipe de recherche a directement synthétisé les MXènes, un nanomatériau bidimensionnel et les phases MAX parentales. De plus, ils ont mis au point une technique permettant de diviser le carbure de bore en petits morceaux capables d’absorber les neutrons et de les incorporer entre les couches maxillaires. Sur la base de cette avancée, un film de grande surface, flexible et léger a été développé. De plus, une technique de peinture a été conçue pour appliquer le mélange développé sur diverses surfaces.

Le co-premier auteur Ju Hyoung Han, chercheur au Département de science et d'ingénierie des matériaux de l'UNIST, a déclaré :« En contrôlant les propriétés du MXène et du carbure de bore, nous avons amélioré la stabilité de la solution de mélange des deux matériaux. Nous avons réussi à créer un bouclier léger et flexible avec un mélange MXène-bore stabilisé, qui peut être appliqué comme de la peinture sur la surface de divers objets, comme démontré par des expériences."

Le bouclier neutronique développé possède une structure dense avec des trous de bulles minimes, mesurant seulement quelques dizaines de nanomètres. Par conséquent, il présente d’excellentes propriétés mécaniques par rapport aux composites à base de polymères précédemment utilisés. Étant donné que des processus supplémentaires tels que le traitement thermique sont inutiles, une structure mixte pure sans impuretés peut être fabriquée.

Le co-premier auteur Si-Hyun, Seok, chercheur au Département de science et d'ingénierie des matériaux à l'UNIST, a commenté :« Même après plus de 20 000 tests de flexion, le composite de nylon recouvert du film de protection a conservé sa forme circulaire jusqu'à 98 %. Il a démontré un taux de protection neutronique exceptionnel (40 % en utilisant 30 mg) même avec des milligrammes de carbure de bore, démontrant sa supériorité."

Le professeur Kwon a ajouté :« La technologie de fabrication de composites nouvellement développée est pratique et ne nécessite ni équipement ni processus complexes. Elle permet la mise en œuvre d'un film de revêtement de protection contre les neutrons avec l'épaisseur et la surface souhaitées. Cette étude élargira les possibilités de la technologie de revêtement de matériaux MXene et démontrer son application dans divers domaines."

Plus d'informations : Ju-Hyoung Han et al, Films hybrides robustes à matrice MXene et carbure de bore en couches 2D pour la protection contre les rayonnements neutroniques, Nature Communications (2023). DOI :10.1038/s41467-023-42670-z

Fourni par l'Institut national des sciences et technologies d'Ulsan