Ultratenký, lehký a ohebný hybridní materiál s 2D vrstvami kompozitu karbidu bóru s MXenovou matricí poskytuje výjimečně účinnou ochranu proti neutronovému záření a lze jej snadno aplikovat na velké plochy.
Ionizující záření tvořené proudem volných neutronů, které vzniká v souvislosti s jadernou energetikou, medicínskými přístroji či s kosmickými technologiemi, má nemalý devastující potenciál. Může vyvolávat poruchy v elektronických zařízeních či ohrožovat strukturu materiálů, nemluvě o živých organismech, které jsou takovému záření vystaveny. Obzvláště nebezpečné je toto záření pro měkké tkáně.
Výzkumný tým, který vedl Soon-Yong Kwon z jihokorejského UNIST (Ulsan National Institute of Science and Technology), nedávno přišel s průlomovou nanotechnologií v oblasti ochrany před neutronovým zářením. Jde o ultratenký film, který účinně blokuje neutronové záření a současně je lehký a ohebný. Další výhodou je, že tento film lze snadno použít pro velké plochy.
Kwon upozorňuje, že film tvoří hybridní materiál s 2D vrstvami kompozitu karbidu bóru (B4C) s MXenovou matricí. Karbid bóru je známý výtečnou a bezpečnou absorpcí neutronů. Tloušťka filmu je jen několik desítek mikrometrů, což je asi 1 000× méně oproti konvenčním komerčním materiálům pro ochranu před neutronovým zářením. Tento film je podle Kwona možné snadno aplikovat na rozmanité typy povrchů postupem, který připomíná nátěr. S kolegy to ověřili v testech s různými typy objektů.
Výsledný materiál má hustou strukturu s minimem dutin. Zároveň vykazuje excelentní mechanické vlastnosti ve srovnání s dřívějšími polymerovými kompozity, vyvinutými k tomuto účelu. Experimenty potvrdily, že film je mechanicky odolný i po desítkách tisíc ohnutí a že poskytuje výjimečně účinnou ochranu proti neutronovému záření.
Proces vytváření kompozitních filmů MXene s částicemi B4C:
(a) syntéza Ti3C2Tx MXenu prostřednictvím směsného leptadla (HF + HCl) a anorganického interkalantu (LiCl);
(b) výběr velikosti od přijatého B4C (AR-B4C) po nanovelikosti B4C (n-B4C);
(c) stabilní a homogenní disperze hybridních koloidních roztoků MXen/n-B4C s různými koncentracemi B4C;
(d) příprava hybridního roztoku Ti3C2Tx/n-B4C/PVA (MBP) a výroba jeho filmu za použití vakuové filtrace a lopatkového potahování