Вчені створили матеріал для супутників, який може самовідновлюватися

Космічне середовище суворе і сповнене екстремальної радіації, яка може пошкодити супутники. Нещодавно вчені виявили матеріал нового покоління, який може самовідновлюватися під впливом космічного випромінювання

Вчені створили матеріал для супутників, який може самовідновлюватися Фото: chatgpt.com

У статті, опублікованій у січні 2024 року, команда дослідників продемонструвала, що напівпровідниковий матеріал нового покоління, який називається галогенідний (металогалогенний) перовскіт, може фактично відновлюватися і «зцілювати» себе після радіаційного пошкодження.

Металогалогенні перовскіти — це клас матеріалів, відкритих у 1839 році, які широко поширені в земній корі. Вони поглинають сонячне світло та ефективно перетворюють його на електрику, що робить їх потенційно придатними для космічних сонячних панелей, які можуть живити супутники або майбутні космічні поселення.

Дослідники виготовляють перовскіти у вигляді чорнил, потім наносять їх на скляні пластини або пластик, створюючи тонкі, схожі на плівки, легкі та гнучкі пристрої.

Дивно, але ці тонкоплівкові сонячні елементи працюють так само добре, як і звичайні кремнієві сонячні елементи в лабораторних демонстраціях, хоча вони майже в 100 разів тонші за традиційні сонячні елементи.

Але ці плівки можуть руйнуватися під впливом вологи або кисню. Дослідники і промисловість зараз працюють над вирішенням цих проблем стабільності для наземного розгортання.

Щоб перевірити, як вони можуть триматися в космосі, команда вчених провела «радіаційний експеримент».

Цікаве по темі: Супутники Starlink прискорюють руйнування озонового шару

Чому це важливо

«Ми піддали перовскітні сонячні елементи впливу протонів як низьких, так і високих енергій і виявили унікальну, нову властивість. Високоенергетичні протони «виліковували» пошкодження, спричинені низькоенергетичними протонами, дозволяючи пристрою відновлюватися і продовжувати виконувати свою роботу. Звичайні напівпровідники, що використовуються в космічній електроніці, не демонструють такого зцілення», — пояснюють вчені.

Команда була здивована цим відкриттям. Матеріал, який деградує під впливом кисню та вологи, може не лише протистояти суворому космічному випромінюванню, але й самовідновлюватися в середовищі, яке руйнує звичайні кремнієві напівпровідники.

Вчені прогнозують, що в найближчі 10 років кількість запусків супутників на навколоземну орбіту зростатиме в геометричній прогресії, а космічні агентства, такі як NASA, мають на меті створити бази на Місяці.

Матеріали, здатні витримувати екстремальну радіацію та самовідновлюватися, могли б змінити правила гри.

Дослідники підрахували, що розгортання лише кількох фунтів перовскіту в космосі може згенерувати до 10 000 000 ват енергії. Наразі запуск матеріалів у космос коштує близько $4 000 за кілограм, тому ефективні матеріали є дуже важливими.

Читайте популярне: Вчені створили комп’ютер, що працює без електрики

Що ми ще не знаємо

Результати досліджень проливають світло на дивовижний аспект перовскітів — їхню стійкість до пошкоджень і дефектів. Кристали перовскіту належать до типу м’яких матеріалів, а це означає, що їхні атоми можуть переходити в різні стани, які вчені називають коливальними режимами.

«Атоми в перовскітах зазвичай розташовані у вигляді решітки. Але радіація може вибити атоми з положення, пошкоджуючи матеріал. Вібрації можуть допомогти повернути атоми на місце, але ми досі не знаємо, як саме працює цей процес», — йдеться у звіті науковців.

Що далі?

Результати свідчать про те, що м’які матеріали можуть бути унікально корисними в екстремальних умовах, в тому числі в космосі.

Але радіація — не єдиний стрес, який доводиться витримувати матеріалам поза Землею. Вчені ще не знають, як перовскіти поведуть себе в умовах вакууму та екстремальних температурних коливань, разом з радіацією, одночасно. Температура може відігравати певну роль у «лікувальній» поведінці, яку спостерігала команда, але вченим потрібно провести більше досліджень, щоб визначити, як саме.

Ці результати показують, що м’які матеріали можуть допомогти науковцям розробити технологію, яка добре працює в екстремальних умовах. Майбутні дослідження можуть зануритися глибше в те, як вібрації в цих матеріалах пов’язані з будь-якими властивостями самовідновлення.

Ознайомтеся з іншими популярними матеріалами:

Батареї в пристроях Apple можуть стати в 100 разів потужнішими

Вчені винайшли суперконденсатори: чим вони кращі за звичайні батареї

Robinhood відкриває дослідницьку лабораторію штучного інтелекту