Natūralu, kad misijų planuotojai norėtų kuo didesnę iškeliamų kilogramų dalį panaudoti naudingam kroviniui – ar tai būtų naujas palydovas, ar teleskopas, ar Mėnulio zondas. Deja, yra ir kitų būtinų komponentų, kuriuos reikia gabentis kartu. Geriausias (ir masyviausias) pavyzdys yra kuras, bet taip pat reikšmingas ir erdvėlaivio apsauginis sluoksnis, padedantis jam išgyventi skrydį pro atmosferą.
Apsauginis sluoksnis tampa dar svarbesniu, kai kalbame apie misijas, kurios turės grįžti į Žemę. Artimiausiais metais jų turėtų gerokai padaugėti – kai prasidės žmonių skrydžiai į Mėnulį, o vėliau – ir į Marsą bei kitas vietas kosmose.
Medžiagų, iš kurių gaminamos apsaugos, yra bent keletas, visos jos turi savų pliusų ir minusų. Pavyzdžiui, keramika turi neblogą elektrinį laidumą (jis svarbus, kad ant korpuso nesusikauptų stiprūs krūviai), puikų atsparumą spinduliuotei ir aplinkos poveikiui, bet yra labai masyvi, nepaslanki ir sunkiai apdorojama. Panašiai galima apibūdinti ir metalines apsaugas.
Pastaraisiais metais sukurta įvairių medžiagų, apibendrintai vadinamų „anglies pluoštu sustiprintais polimerais“ (angl. carbon-fibre reinforced polymers, CFRP) – jos yra palyginus pigios, lanksčios ir lengvos, tačiau apsauginės jų savybės gerokai prastesnės, nei keramikos.
Dabar grupė mokslininkų teigia sukūrę CFRP atmainą, kuri pasižymi tokiomis pat arba geresnėmis apsauginėmis savybėmis, nei keramika – tačiau nepraranda nei vieno iš kitų CFRP privalumų.
Naujoji atmaina yra padengta nanostruktūra, susidedančia iš dviejų pakaitomis klojamų sluoksnių: deimantą primenančios anglies gardelės ir organinio junginio ksilileno polimerų. Apsaugą suteikia būtent anglis, o organinis sluoksnis padeda dangalaui prisitvirtinti prie CFRP bei suteikia visai sistemai lankstumo bei atsparumo temperatūrų pokyčiams.
Mažiau nei mikrometro storio apsauginis sluoksnis pakankamas, kad sustiprintų CFRP iki keramikai būdingo atsparumo tiek spinduliuotei, tiek fiziniam kontaktui su atmosfera. Taip pat dangalas padaro medžiagą visiškai atsparią temperatūros pokyčiams.
Tyrėjai išbandė mėginius keisdami aplinkos temperatūrą nuo 77 iki 573 kelvinų (nuo -196 iki 300 laipsnių Celsijaus). Net ir po keleto temperatūros pokyčių ciklų medžiaga išlaikė norimas savybes. Išmatuotas sutvirtinto CFRP tankis yra kiek didesnis, nei aliuminio, tačiau jo sluoksnis, reikalingas erdvėlaivio apsaugai – daug plonesnis, taigi ši medžiaga gali tapti puikia „oda“ erdvėlaiviams.
Ir ne tik: plonas lankstus įvairiam aplinkos poveikiui atsparus dangalas gali būti naudingas aviacijoje, priešgaisrinėje apsaugoje ir daugelyje kitų sričių.
Tyrimo rezultatai publikuojami „Science Advances“.
