Escudo antirradiación revolucionario: máxima protección pero más delgado que el grosor de un pelo

Los escudos antirradiación son esenciales en naves espaciales, centrales nucleares, ciertos aparatos médicos y algunas otras máquinas, para proteger tanto personas como bienes de ondas electromagnéticas y partículas dañinas. En particular, a medida que la exploración espacial lleva naves a sitios cada vez más peligrosos, la importancia de la tecnología de blindaje antirradiación de última generación, capaz de soportar entornos extremos, es cada vez mayor. Sin embargo, las ondas electromagnéticas de interés y los neutrones tienen características demasiado diferentes y deben bloquearse con materiales específicos para cada clase. Esto ha conllevado históricamente problemas como un mayor peso y una mayor complejidad estructural para los escudos antirradiación. Estas limitaciones resultan especialmente problemáticas para la astronáutica.

Para afrontar este desafío, un equipo de investigación integrado, entre otros, por Joo Yong-ho, del Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea del Sur (KIST), ha propuesto una nueva solución. El equipo ha desarrollado el primer material compuesto para escudos antirradiación del mundo capaz de bloquear simultáneamente ondas electromagnéticas y neutrones mediante una única película ultrafina (más delgada que el grosor de un cabello humano), que además es elástica como el caucho y apta para su fabricación mediante impresión 3D.

La clave de este nuevo material reside en la combinación de dos tipos de nanotubos. Los nanotubos de carbono, altamente conductores, absorben y reflejan las ondas electromagnéticas, mientras que los nanotubos de nitruro de boro, ricos en boro, capturan eficazmente los neutrones. Dado que ambos componentes conforman una estructura idónea para ello, una sola película es capaz de bloquear simultáneamente y con notable eficacia ambos tipos de radiación. El material consigue bloquear el 99,999% de la radiación en forma de ondas electromagnéticas y mitiga en aproximadamente el 72% la incidencia de los neutrones, incluso con un grosor menor que el de un cabello humano.

Otra cualidad digna de mención de este material es su elasticidad excepcional, gracias a la cual mantiene su rendimiento incluso al estirarse a más del doble de su longitud original.

El material, además, puede imprimirse en 3D en diversas formas, como por ejemplo con la textura de panal de abejas. De hecho, se ha confirmado que esa estructura de panal ofrece un rendimiento antirradiación hasta un 15% superior al ofrecido por materiales comparables del mismo grosor.

Con el nuevo material compuesto, es fácil fabricar escudos antirradiación mediante impresión 3D. En las fotografías se muestran, de izquierda a derecha, ejemplos de impresión de 1, 10 y 20 capas. (Imágenes: Korea Institute of Science and Technology)

Otra cualidad destacable del material es su durabilidad en entornos sometidos a temperaturas extremas, soportando desde un frío de 196 grados centígrados bajo cero hasta un calor de 250 grados centígrados. Esto lo hace apto para su uso  fuera de la Tierra.

Joo Yong-ho y sus colegas exponen los detalles técnicos del nuevo material para escudos antirradiación en la revista académica Advanced Materials, bajo el título “Ultrathin, Stretchable, and 3D-Printable Complementary Nanotubes-Polymer Composites for Multimodal Radiation Shielding in Extreme Environments”. (Fuente: NCYT de Amazings)