Forskare från National Institute of Standards and Technology och Kansas State University har visat en spray-on blandning av kolnanorör och keramik som har en aldrig tidigare skådad förmåga att motstå skador samtidigt som de absorberar laserljus.

Beläggningar som absorberar så mycket energi som kraftfulla lasrar som möjligt utan att brytas ner är avgörande för optiska effektdetektorer som mäter effekten av sådana lasrar, som används, till exempel, i militär utrustning för att avlägsna oexploderade gruvor. Det nya materialet förbättrar NIST:s tidigare version av en spray-on nanorörbeläggning för optiska effektdetektorer och har redan väckt branschintresse.

"Det är verkligen anmärkningsvärt material, "NIST-medförfattare John Lehman säger." Det är ett sätt att göra super-nanorör. Den har det optiska, termiska och elektriska egenskaper hos nanorör med robustheten hos högtemperaturkeramiken. "

Kompositen utvecklades av Kansas State. NIST -forskare föreslog att använda toluen för att enhetligt belägga enskilda nanorör med ett keramiskt skal. De utförde också skadestudier som visar hur väl kompositen tål exponering för laserljus.

NIST har utvecklat och upprätthållit optiska effektstandarder i årtionden. Under de senaste åren har NIST -forskare har belagda optiska detektorer med nanorör på grund av deras ovanliga kombination av önskvärda egenskaper, inklusive intensiv svart färg för maximal ljusabsorption.

Den nya kompositen består av multiväggs -nanorör i kol och en keramik av kisel, bor, kol och kväve. Bor ökar temperaturen vid vilken materialet bryts ner. Nanorören dispergerades i toluen, till vilken en klar flytande polymer innehållande bor tillsattes droppvis, och blandningen värmdes till 1, 100 grader C. Den resulterande kompositen krossades sedan till ett fint pulver, dispergerat i toluen, och sprutades i en tunn yta på kopparytor. Forskare bakade testproverna och utsatte dem sedan för en långt infraröd laserstråle av den typ som används för att skära hårda material.

Analys avslöjade att beläggningen absorberade 97,5 procent av ljuset och tolererade 15 kilowatt lasereffekt per kvadratcentimeter i 10 sekunder. Detta är cirka 50 procent högre skadetolerans än andra forskargrupper har rapporterat för liknande beläggningar - till exempel nanorör ensam och kolfärg - testade med samma våglängd av ljus, enligt tidningen. Nanorör och grafenliknande kol absorberar ljus jämnt och överför värme väl, medan den oxidationsbeständiga keramiken ökar skademotståndet. Sprutmaterialet fäster också bra på kopparytan. Som en extra bonus, kompositen kan enkelt produceras i stora mängder.

Efter ljus exponering, beläggningarna analyserades med användning av flera olika tekniker. Elektronmikroskopi avslöjade ingen större förstörelse såsom bränning eller deformation. Andra tester visade att beläggningen var anpassningsbar, med det keramiska skalet delvis oxiderande till ett stabilt skikt av kiseldioxid (kvarts).