ساخت ماهواره هایی با قابلیت خودترمیم شوندگی به لطف یک ماده خاص
به گزارش وب کنفرانس، تشعشعات فضایی می تواند به ماهواره ها صدمه برساند و یک ماده نسل بعدی می تواند آنها را در معرض پرتوهای کیهانی مقاوم کند به صورتی که خودشان را ترمیم کنند.
به گزارش وب کنفرانس به نقل از ایسنا، محیط فضا خشن و پر از تشعشعات شدید می باشد. دانشمندانی که فضاپیماها و ماهواره ها را طراحی می کنند به موادی نیاز دارند که بتوانند این شرایط را تحمل کنند.
به نقل از اسپیس، در مقاله ای که در ماه ژانویه سال ۲۰۲۴ انتشار یافته است، محققان یک ماده نیمه هادی نسل بعدی به نام پروسکایت هالید فلزی را نشان دادند که در واقع می تواند خویش را از صدمه تشعشع بازیابی و التیام بخشد.
پروسکایت های هالید فلزی دسته ای از مواد هستند که در سال ۱۸۳۹ کشف شدند و به وفور در پوسته زمین یافت می شوند. آنها نور خورشید را جذب می کنند و آنرا به صورت موثر به الکتریسیته تبدیل می کنند و به صورت بالقوه گزینه مناسبی برای صفحات خورشیدی مبتنی بر فضا هستند که می توانند ماهواره ها یا زیستگاه های فضایی آینده را تأمین کنند.
محققان پروسکایت ها را به شکل جوهر می سازند، سپس جوهرها را روی صفحات شیشه ای یا پلاستیک می پوشانند و دستگاههای نازک لایه ای ایجاد می کنند که سبک و انعطاف پذیر هستند.
در کمال تعجب، این سلول های خورشیدی لایه ای نازک مانند سلول های خورشیدی سیلیکونی معمولی در لابراتوار عملکرد خوبی دارند، در حالیکه حدودا ۱۰۰ برابر نازک تر از سلول های خورشیدی سنتی هستند.
اما اگر این فیلمها در معرض رطوبت یا اکسیژن قرار بگیرند، امکان دارد تخریب شوند. محققان و صنعت هم اکنون روی رفع این موارد کار می کنند.
برای آزمایش این که چگونه آنها امکان دارد در فضا مقاومت کنند، محققان یک آزمایش تشعشع انجام دادند. آنها سلول های خورشیدی پروسکایت را در معرض پروتون هایی با انرژی کم و زیاد قرار دادند و خصوصیت منحصر به فرد جدیدی پیدا کردند.
پروتون های پرانرژی صدمه های ناشی از پروتون های کم انرژی را التیام بخشیدند و به دستگاه اجازه دادند تا بازیابی شود و به کار خود ادامه دهد. سیستم های نیمه هادی معمولی که برای الکترونیک فضایی استفاده می شوند این بهبود را نشان نمی دهند.
محققان از این یافته شگفت زده شدند. این که چگونه ماده ای که در معرض اکسیژن و رطوبت تخریب می شود، نه تنها در مقابل تشعشعات شدید فضا مقاومت می کند، بلکه در محیطی که نیمه هادی های سیلیکونی معمولی را از بین می برد، ترمیم می شود نکته قابل توجهی بود.
چرا این یافته مهم است؟
دانشمندان پیشبینی می کنند که در ۱۰ سال آینده، پرتاب ماهواره به مدار نزدیک زمین به صورت تصاعدی افزایش خواهد یافت و سازمان های فضایی مانند ناسا قصد دارند پایگاه هایی در ماه ایجاد کنند.
موادی که می توانند تشعشعات شدید را تحمل کنند و خود ترمیم شوند، متحول کننده خواهند بود.
محققان تخمین می زنند که استقرار چند پوند مواد پروسکایت در فضا می تواند تا ۱۰ میلیون وات نیرو تولید نماید. هم اکنون حدود ۴۰۰۰ دلار آمریکا به ازای هر کیلوگرم برای پرتاب مواد به فضا هزینه دارد، ازاین رو مواد کارآمد مهم هستند.
آن چه که هنوز مشخص نیست
یافته های محققان جنبه قابل توجهی از پروسکایت ها را روشن می کند و تحمل آنها در مقابل صدمه و نقص را نشان داده است. بلورهای پروسکایت نوعی ماده نرم هستند، به این مفهوم که اتم های آنها می توانند به حالت های مختلفی حرکت کنند که دانشمندان آنرا حالت های ارتعاشی می نامند.
اتم های موجود در پروسکایت ها معمولاً به صورت شبکه ای قرار می گیرند. اما تشعشع می تواند اتم ها را از موقعیت خارج کند و به مواد صدمه برساند. ارتعاشات امکان دارد به بازگرداندن اتم ها به جای خود کمک کنند، اما محققان هنوز مطمئن نیستند که این فرایند دقیقاً چگونه کار می کند.
یافته های آنها نشان داده است که مواد نرم امکان دارد به صورت منحصر به فردی در محیط های شدید، همچون فضا، مفید باشند.
اما تشعشع تنها فشاری نیست که مواد در فضا با آن مواجه می شوند. دانشمندان هنوز نمی دانند که پروسکایت ها وقتی در معرض شرایط خلاء و تغییرات شدید دما همراه با تشعشع قرار می گیرند، چگونه عمل می کنند. دما می تواند در رفتار ترمیمی که محققان مشاهده نمودند، نقش داشته باشد. تحقیقات بیشتری باید در این مورد صورت گیرد.
این نتایج به ما می گوید که مواد نرم می توانند به دانشمندان کمک کنند تا فناوری هایی را توسعه دهند که در محیط های شدید به خوبی کار می کنند. تحقیقات آینده می تواند عمیق تر به چگونگی ارتباط ارتعاشات در این مواد با هر خاصیت خود ترمیم شوندگی بپردازد.
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب