|
فضا می‌تواند به‌دلیل وجود موادی نظیر ریز شهاب سنگ ها، ذرات خورشیدی، عبور
ماهواره‌ها با سرعت ۲۰ کیلومتر بر ثانیه محیطی خطرناک برای سفینه‌های
فضایی،شناساگرها و پنل‌های خورشیدی باشد.
مهندسین در حال توسعه روش‌هایی هستند که از سفینه‌های فضایی در برابر این
اجسامی که با سرعت زیاد در فضا در حال چرخش و حرکت هستند، حفاظت نماید هر
چند که هیچ‌یک از این روش‌ها تاکنون نتوانسته به‌طور کامل این مقصود را
برآورده کند.
متخصصان ناسا در مرکز فضایی Goddard در گرینبلت در حال بررسی روشی هستند که
شاید بتواند به‌طور موثرتری اجزای سفینه فضایی را از بمباران اجسام پرسرعت
حفاظت کند.
وی‌وک دیویدی و همکارش ریموند آداموتیس پروفسور مهندسی شیمی از دانشگاه
مریلند، از فناوری لایه نشانی اتمی برای ایجاد پوششی محکم و فوق‌العاده
نازک از تیوب‌های ظریف نیترید بور استفاده کردند. لایه نشانی اتمی که به
اختصار با نام ALD شناخته می‌شود، برای پوشش‌دهی پلاستیک‌ها، نیمه‌هادی‌ها،
شیشه، تفلون و مواد دیگر به‌کار گرفته می‌شود.
کریستال‌های نیترید بور یکی از مستحکم‌ترین مواد در دنیا هستند. به گفته
دیویدی ایجاد پوششی از این ماده بر روی بدنه سفینه‌های فضایی می‌تواند این
مواد را در برابر برخورد ذرات خورشیدی پرانرژی و اجسام پرسرعت فضایی، حفاظت
کند.
لایه نشانی اتمی
در روش ALD، که صنعت نیمه‌هادی از آن برای ساخت تراشه‌‌های رایانه‌ای بهره
می‌برد، بستر یا زیرلایه در محفظه راکتور قرار گرفته و سپس جریانی از گاز
پیش ماده‌های مختلف به‌داخل راکتور تزریق می‌شود. پوشش ایجاد شده بسیار
نازک بوده و ضخامت آن از یک اتم تجاوز نمی‌کند.
ALD با سایر روش‌های لایه نشانی متفاوت است. این روش شامل دو نیم واکنش است
که به‌طور پی در پی اتفاق می‌افتد و برای ایجاد هر لایه جدید این دو نیم
واکنش تکرار می‌شود. محققان در پی کنترل ضخامت و ترکیب لایه نشانده شده حتی
در عمق حفرات و کانال‌ها هستند که قابلیت ایجاد پوشش سه بعدی بر روی بستر
را برای این روش فراهم می‌آورد. این ویژگی همراه با این مزیت که تشکیل این
فیلم با این روش در دمای کم صورت می‌گیرد، منجر می‌شود که ALD در اپتیک،
الکترونیک، انرژی، نساجی و زیست‌پزشکی جایگزین دیگر روش‌های لایه نشانی
شود.
بنا به گفته دیویدی اگر لایه‌ای از آلومینا به کمک ALD بر روی شیشه ایجاد
شود، استحکام شیشه تا %۸۰ افزایش می‌یابد. فیلم حاصله به شکل یک آستر
نانویی عمل کرده و عیوب ساختاری شیشه (مانند ترک‌هایی که در اثر برخورد
منجر به شکستگی می‌شوند) را می‌پوشانند. پتانسیل کاربرد ALD در نسل جدیدی
از کابین‌های فضانوردی وجود دارد. بنا به گفته دیویدی می توان با استفاده
از ALD پنجره‌هایی با شیشه نازک‌ترو مقاومت بیشتر داشت. این فناوری که برا
ی حفاظت سفینه‌های فضایی به‌کار گرفته می‌شود و احتمال می‌رود که در مقایسه
با روش‌های لایه نشانی معمول، موثرتر باشد.
سخت‌ترین مواد در جهان
ایجاد پوشش بور با روش ALD با استفاده از پیش ماده‌های گازی مختلف، مشکل
است. امروزه صنعتگران به کمک واکنش پودر بور با نیتروژن و مقدار کمی آمونیا
در محفظه‌ای که تا دمای ۲۵۵۲ درجه فارنهایت حرارت داده می‌شود، لایه اتمی
از بور را ایجاد می‌کنند. این در حالی است که با به‌کارگیری روش ALD فیلم
فوق نازک نیترید بور می‌تواند در دمایی کمتر از ۷۵۲ درجه فارنهایت تشکیل
شود.
بنا به گفته دیویدی تیم آنها مشکلات را مورد مطالعه قرار داده و علت وقوع
آنها را بررسی کرده است و تا سال آینده موفق به نشاندن لایه نیترید بور بر
روی بستر سیلیکون خواهد شد. پوشش ایجاد شده در Goddard و مرکز تحقیقات
Langley در هامپتون، ناسا مورد آزمایش قرار گرفته و در صورتی که تأثیر آن
به‌عنوان یک لایه حفاظتی تایید شود، طراحان می‌توانند یک روزه از این
فناوری برای پوشش‌دهی آینه‌ها، بدنه سفینه و سایر اجزا استفاده کنند. این
فناوری به‌زودی تا سال آینده مورد بهره‌برداری قرار خواهد گرفت.
علاوه‌بر ایجاد یک پوشش محافظ، دیویدی و تیمش با استفاده از حمایت مالی
Goddard\’s Internal Research و Development program و NASA\’s Center
Innovation Fund قابلیت این روش برای پوشش‌دهی آینه‌های تلسکوپ اشعه ایکس
را مورد بررسی قرار دادند. این آینه‌ها برای جذب فوتون‌های پرانرژی اشعه
ایکس باید منحنی شکل باشند.
این فناوری قادر به پوشش‌دهی هر سطحی است که این عمل را کامل و نقطه به
نقطه انجام می‌دهد. دیویدی می‌گوید تنها چیزی که استفاده از این روش محدود
می‌کند تخیل شماست.
برای اطلاعات بیشتر در این زمینه به انتشارات Goddard\’s emerging
technology, Cutting Edge مراجعه نمایید.
|
