Conventionele stralingsbeschermingssystemen zijn zwaar en ondoorzichtig.

Dit is onbetaalbaar voor toepassingen waar lichtgewicht en zichtbaarheid essentieel zijn voor navigatie, brandstofbesparing en veiligheid. 

Er is dus een essentiële behoefte aan lichtgewicht composiet- en dunnere coatingmateriaaloplossingen met een hogere stralingsafschermingseffectiviteit.

Wetenschappelijke studies tonen unaniem aan dat stralingsafscherming met nanodeeltjes veel effectiever is dan met microdeeltjes. Naarmate de nanodeeltjes kleiner worden, neemt de stralingsafscherming toe. Wanneer dergelijke nanodeeltjes in een coating worden ingebracht, is er slechts een dunne laag nodig om thermische neutronen af te schermen.

WAAROM KWANTUM MATERIALEN?

Kwantum materialen zijn (nano)materiaalsystemen met ten minste één dimensie die veel kleiner is dan 20 nm (0,02 um). Ze kunnen aanzienlijk meer stralingsafscherming bieden bij lagere doses, zodat lichtgewicht composieten en doorzichtige of transparante stralingsdempende coatings kunnen worden gemaakt.

In composieten zijn kwantummaterialen effectiever in het afzwakken van straling dan grotere deeltjes, en ze kunnen dit doen met minder gewichtsverlies. Het vuleffect van kwantummateriaaldeeltjes in het poreuze gebied van composietsystemen is ook efficiënter en dichter per oppervlakte-eenheid in vergelijking met gemicroniseerde vulstoffen. 

Dit resulteert in een hogere macroscopische absorptiedoorsnede in vergelijking met gemicroniseerde vulstoffen in de orde van tenminste 20-40%. De superieure stralingsdempende capaciteit van kwantumnanomaterialen neemt toe met het gewichtspercentage van de nanovulstof in coatings en composietsystemen, maar deze ladingen zijn aanzienlijk lager dan die van gemicroniseerde deeltjes.

Het gebruik van nanofillers in de vorm van nanodeeltjes van kwantummateriaal in composietmaterialen en coatings helpt dus bij het versterken van de composieten en coatings en zorgt tegelijkertijd voor een hoger stralingsbeschermend effect. Hierdoor blijven de coatings dun, transparant en veelzijdig en wordt het gewicht van composietabsorbers tot een minimum beperkt. 

Dit is vooral van vitaal belang in ruimtevaarttoepassingen, waar gewicht belangrijk is en stralingsbescherming essentieel. Dit geldt voor astronauten van ruimtevaartuigen, vliegtuigbemanningen, frequente vliegers en elektronica aan boord die worden blootgesteld aan hoge doses neutronenstraling omdat op typische vlieghoogten de stralingsfluxen honderden keren hoger zijn dan op de grond, waarbij het grootste gevaar voor mensen en apparatuur afkomstig is van energetische neutronen.