تیمهای تحقیقاتی «موسسه علوم مواد کره» (KIMS) و «موسسه علم و فناوری کره» (KIST) در یک پژوهش مشترک، مادهای را رونمایی کردند که ۹۹.۹۹ درصد از امواج راداری را مسدود میکند. رمز موفقیت این تیم در ترکیب دو نانوماده پیشرفته نهفته است که پیش از این، هر یک به تنهایی کارایی محدودی داشتند و نتوانسته بودند پاسخگوی نیازهای صنعتی باشند.
راهکار «آجر و ملات» در ابعاد نانو
پژوهشگران برای رسیدن به این نتیجه، از یک ترفند معماری قدیمی یعنی ساختار «آجر و ملات» الهام گرفتهاند. هدف این تیم ساخت مادهای بود که سه ویژگی کلیدی را به طور همزمان داشته باشد:
- محافظت مؤثر در برابر امواج الکترومغناطیسی برای جلوگیری از تداخل الکترونیکی.
- قابلیت پنهانماندن از دید حسگرهای حرارتی (بازتاب فروسرخ پایین).
- استحکام فیزیکی بالا و وزن کم.
فلزات معمولی به دلیل وزن زیاد، احتمال خوردگی و انعطافناپذیری، نمیتوانستند جایگزینی مناسب برای این نیازها باشند. بنابراین دانشمندان به سراغ نانومواد رفتند.
تقابل نانولولههای کربنی و مکسین
در گام نخست، محققان الیاف نانولوله کربنی (CNT) را بررسی کردند. این الیاف سبک، مستحکم و دارای رسانایی الکتریکی فوقالعادهای هستند، اما تبدیل آنها به ورقههای بزرگ و یکدست دشوار است. از سوی دیگر، این مواد در برابر حسگرهای حرارتی فروسرخ، بازتاب شدیدی ایجاد میکنند و برای عملیات پنهانکاری مناسب نیستند.
برای حل این مشکل، مادهای به نام «مکسین» (MXene) وارد معادله شد. مکسین یک نانوماده دوبعدی است که به طور طبیعی نور فروسرخ را جذب میکند و گزینهای ایدهآل برای پنهانکاری حرارتی است. با این حال، نانوورقههای مکسین شکننده هستند و در شرایط محیطی واقعی به سرعت تخریب میشوند.
ترکیبی برای غلبه بر نقاط ضعف
ترکیب نانولولههای کربنی و مکسین، ساختاری ایجاد کرد که نقاط ضعف هر ماده را با نقاط قوت دیگری پوشش داد. این تیم تحقیقاتی به سرپرستی دکتر «تائههون کیم» از KIMS و همکاری دکتر «سون جون کیم» و دکتر «جهوو کیم» از KIST، توانستند با پیوند دادن این دو ماده، لایهای ایجاد کنند که همزمان سبک، مقاوم در برابر تخریب محیطی و رادارگریز باشد.
این ماده جدید به دلیل ضخامت بسیار کم و کارایی بالا در مسدود کردن امواج، پتانسیل بالایی برای ارتقای سیستمهای دفاعی، هوافضا و حتی لوازم الکترونیکی روزمره دارد تا تداخلات مغناطیسی را به حداقل برساند.