Herkömmliche Strahlenschutzsysteme sind schwer und undurchsichtig.

Dies ist für Anwendungen, bei denen geringes Gewicht und Sichtbarkeit für die Navigation, Treibstoffeinsparung und Sicherheit von entscheidender Bedeutung sind, unerschwinglich. 

Es besteht daher ein wesentlicher Bedarf an leichten Verbundwerkstoffen und dünneren Beschichtungsmaterialien mit höherer Strahlenschutzwirkung.

Wissenschaftliche Studien zeigen übereinstimmend, dass die Strahlungsabschirmung mit Nanopartikeln wesentlich effektiver ist als mit Mikropartikeln. Mit abnehmender Größe der Nanopartikel nimmt die Strahlenschutzkapazität zu. Wenn solche Nanopartikel in eine Beschichtung eingearbeitet werden, ist nur eine dünne Schicht erforderlich, um thermische Neutronen abzuschirmen.

WARUM QUANTENMATERIALIEN?

Quantenmaterialien sind (Nano-)Materialsysteme mit mindestens einer Dimension deutlich unter 20 nm (0,02 um). Sie sind in der Lage, eine deutlich höhere Strahlungsabschirmung bei niedrigeren Dosen zu bieten, um die Herstellung von leichten Verbundwerkstoffen und durchsichtigen oder transparenten Strahlungsdämpfungsschichten zu ermöglichen.

In Verbundwerkstoffen sind Quantenmaterialien bei der Strahlungsabschwächung effektiver als größere Partikel und können dies bei geringerem Gewicht erreichen. Die Füllwirkung von Quantenmaterialpartikeln im porösen Bereich von Verbundwerkstoffsystemen ist im Vergleich zu mikronisierten Füllstoffen ebenfalls effizienter und dichter pro Flächeneinheit. 

Dies führt zu einem höheren makroskopischen Absorptionsquerschnitt im Vergleich zu mikronisierten Füllstoffen in der Größenordnung von mindestens 20 bis 40 %. Die überragende Strahlungsdämpfungskapazität von Quanten-Nanomaterialien nimmt mit dem Gewichtsprozentanteil des Nanofüllstoffs in Beschichtungen und Verbundsystemen zu, wobei diese Anteile jedoch deutlich unter denen von mikronisierten Partikeln liegen.

Die Verwendung von Nanofüllstoffen in Form von Nanopartikeln aus Quantenmaterialien in Verbundwerkstoffen und Beschichtungen trägt daher zur Verstärkung der Verbundwerkstoffe und Beschichtungen bei und sorgt gleichzeitig für eine höhere Strahlungsabschirmung. Dadurch bleiben die Beschichtungen dünn, transparent und vielseitig und das Gewicht der Verbundstoffabsorber wird auf ein Minimum reduziert. 

Dies ist vor allem in der Luft- und Raumfahrt von entscheidender Bedeutung, wo das Gewicht eine wichtige Rolle spielt und der Strahlenschutz unerlässlich ist. Dies gilt für Astronauten in Raumfahrzeugen, Flugzeugbesatzungen, Vielflieger und Bordelektronik, die hohen Neutronenstrahlungsdosen ausgesetzt sind, denn in typischen Reiseflughöhen sind die Strahlungsflüsse mehrere hundert Mal höher als am Boden, wobei die Hauptgefahr für Menschen und Geräte von energetischen Neutronen ausgeht.