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Nanotubos como protección contra un láser militar

27.04.2013

Investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) y la Universidad de Kansas (Kansas State University) han demostrado una nueva composición de aerosol basada en una mezcla de nanotubos de carbono y cerámica especial, cuyo recubrimiento puede absorber efectivamente la luz láser, incluyendo combate. Dichos recubrimientos, que son capaces de absorber la mayor parte de la energía del rayo láser sin colapsar mientras evitan que se destruya el objeto que protegen, no solo son un medio eficaz de protección contra los láseres de combate, sino que también se utilizan para proteger los sensores que miden la energía de radiación de los láseres utilizados por los militares para detonar de forma remota artefactos explosivos sin detonar y artefactos explosivos.

La base del nuevo material de aerosol es un material desarrollado por investigadores del NIST para proteger los sensores de energía óptica, que ya se están utilizando en diversas industrias. "Tenemos un nuevo material de protección realmente genial”, dice John Lehman, investigador del NIST. "Combina todas las propiedades ópticas, térmicas y eléctricas positivas de los nanotubos de carbono con la confiabilidad y durabilidad de la cerámica de alta temperatura".

El nuevo material de aerosol consiste en nanotubos de carbono de paredes múltiples, varios nanotubos de diferentes diámetros dentro de otros y un material cerámico compuesto de silicio, boro, carbono y nitrógeno. La presencia de boro en la composición de la cerámica permite elevar la temperatura a la que este material comienza a fundirse y romperse.

Para obtener una nueva composición, los científicos mezclaron nanotubos con tolueno, un material orgánico líquido, luego, gota a gota, con agitación constante, agregaron un material polimérico calentado a una temperatura de 1100 grados centígrados, que contiene boro y otras sustancias necesarias para obtener alta temperatura cerámica, a esta mezcla. La composición resultante se calienta a alta temperatura, el solvente se evapora y el precipitado resultante se muele en un polvo fino, que se mezcla nuevamente con un solvente a base de tolueno.

Los investigadores, utilizando un aerógrafo convencional, aplicaron una capa delgada del material a la superficie del cobre y, después del secado, enfocaron un haz de un láser infrarrojo de longitud de onda larga, un láser que se usa para cortar metal y otros materiales duros, en la superficie del cobre. superficie del material. El análisis de los datos recopilados mostró que el recubrimiento absorbió con éxito el 97.5 por ciento de la energía del rayo láser y soportó un nivel de energía de 15 kW por centímetro cuadrado de superficie sin destrucción. Estas cifras son exactamente dos veces superiores a las demostradas por otros materiales basados en nanotubos puros y recubrimientos que contienen carbono desarrollados para la protección contra la luz láser.

Los nanotubos y otros materiales de carbono como el grafeno absorben la luz de manera uniforme y transfieren el calor a las áreas cercanas, lo que reduce la temperatura en el punto de contacto con el rayo láser. Los compuestos cerámicos de alta temperatura resistentes a la oxidación proporcionan al revestimiento protector una alta resistencia mecánica y resistencia al daño por altas temperaturas. Cabe señalar que el nuevo material tiene una alta capacidad adhesiva, lo que permite su aplicación en superficies de diferentes materiales. Además, el proceso de producción del material de protección es bastante sencillo y se puede realizar en grandes cantidades sin mucha dificultad.

Usando un microscopio electrónico, los científicos examinaron más cuidadosamente el punto de contacto de la capa protectora con el rayo láser. Estos estudios mostraron la ausencia total de los principales tipos de destrucción de materiales, como la combustión y la deformación. Solo en unos pocos lugares pequeños, donde la concentración de nanotubos era baja, el material cerámico se fundió, convirtiéndose en un dióxido de silicio estable, vidrio de cuarzo, que, sin embargo, siguió desempeñando un papel protector.

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Ratones contra explosivos y drogas 04.12.2012

La empresa israelí BioExplorers ha encontrado una manera fácil de usar ratones para detectar explosivos, drogas e incluso dinero. Además, BioExplorers espera que su desarrollo sea útil en el diagnóstico médico en el futuro, por ejemplo, para la detección temprana del cáncer.

Llevan mucho tiempo intentando utilizar roedores como zapadores, pero una rata con correa divierte solo a los que están a su alrededor, no al zapador, ya que es más difícil controlarla que un perro. Además, la rata es una criatura demasiado pequeña y "sin motivación ideológica", que se esfuerza constantemente por desertar. Por otro lado, un excelente sentido del olfato, la capacidad de concentrarse en un olor determinado y un aprendizaje rápido, con costos de mantenimiento moderados, hacen de los roedores detectores de sustancias peligrosas muy atractivos en condiciones estacionarias, como los aeropuertos.

Los especialistas de BioExplorers no solo han desarrollado su propio método de entrenamiento de roedores, sino que también han creado un detector simple en el que el ratón es el sensor principal. El detector consta de tres cajas opacas del tamaño de un microondas en las que viven tres grupos de ratones. Las cajas de cartuchos son independientes durante 14 días, contienen alimentos y suministros de agua y se pueden quitar para el mantenimiento de rutina. Se inyecta aire en uno de los cartuchos con un turno de trabajo de 8 ratones. Si los ratones huelen cierto olor, se amontonan en un lugar determinado, los sensores lo detectan y dan una alarma. El proceso de "escaneo" dura solo 8 segundos; dicha velocidad aún no está disponible para los detectores modernos. Cada grupo de roedores trabaja durante 4 horas. Después del final del turno, el flujo de aire del área controlada se redirige al siguiente cartucho y el primer turno comienza a descansar. Los ratones tardan solo 2 meses en entrenarse, después de lo cual pueden trabajar durante 18 meses.

En diciembre de 2010, los expertos de BioExplorers probaron su detector a la entrada de un centro comercial en Tel Aviv. Por la zona controlada por el detector pasaron más de 1200 personas, entre ellas 20 personas que portaban una sustancia peligrosa. Los ratones identificaron a todos los terroristas potenciales, con solo una falsa alarma por cada 1200 visitantes, lo que es un resultado excelente. El próximo año, se planea utilizar un prototipo de un sistema de "ratón" completamente funcional de olores sospechosos que pueden indicar explosivos o drogas. Además, el concepto BioExplorers permite el uso de un solo grupo de ratones entrenados para diferentes olores, lo que hace que el detector sea multifuncional.

Entre otras cosas, los ratones pueden distinguir otros olores, por ejemplo, marcadores específicos de las primeras etapas del cáncer de mama y de pulmón.

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