CSIC ekibi, spin-off Nanostine ve Avrupa Uzay Ajansı desteğiyle, uydu iletişim sistemlerini devre dışı bırakan multipactor etkisini durdurabilen altın-gümüş nanoparçacık kaplama geliştirdi.
Multipactor etkisi, Avrupa Uzay Ajansı’nın (ESA) endişe listesinde 40 yılı aşkın süredir yer alıyor. Boşlukta, antenler veya dalga kılavuzları gibi bileşenlerin içinde ortaya çıkan ve ekipmana geri dönüşü olmayan zararlar verebilen bir elektron seli söz konusu.
REKLAM
REKLAM
On yıllar boyunca başvurulan standart çözüm, bu parçaların Alodine adı verilen, krom esaslı bir bileşikle kaplanması oldu. Malzemeyi iyi koruyan bu kaplama, onu işleyenlerin sağlığı ve çevre için ise zararlı. Avrupa makamları bir süredir yasaklanması yönünde bastırıyor, ancak şimdiye dek önerilen hiçbir alternatif, teknik performans açısından Alodine’in seviyesine ulaşamamıştı.
Madrid Malzeme Bilimi Enstitüsü’nde (ICMM) görev yapan CSIC araştırmacısı Lidia Martínez (kaynak İspanyolca), sektörün zincirleme süreci tetikleyen ikincil elektronların yayımını düşük tutan bir ikameye ihtiyaç duyduğunu anlatıyor.
Daha önceki girişimlerin çoğu, uzay sanayisinin talep ettiği performans sıçramasını sağlayamadan, malzemelerin yüzeyini mikrometre ölçeğinde değiştirmeye odaklanmıştı.
Bu durumda boyut gerçekten önemli; söz konusu olan yalnızca malzeme değil
ICMM ekibi ölçeği değiştirmeye karar verdi. Mikrometre ölçeğindeki yapılarda çalışmak yerine, nanometre düzeyinde pürüzlü bir yüzey geliştirdiler; yani metreyi milyonda birine bölen ayrıntılara sahip bir yapı. Bunu başarmak için, çözücü ve atık kullanmadan malzeme birikimi sağlayan, gaz birikim kaynağı olarak bilinen ultra yüksek vakum tekniğiyle dört ila sekiz nanometre boyutunda altın ve gümüş nanoparçacıkları ürettiler.
Ortaya çıkan, gözenekli, metalik ve kimyasal açıdan temiz filmler, ESA tarafından akredite laboratuvarlarda yapılan testlere göre, Alodine’e kıyasla ikincil elektron yayımını yaklaşık yüzde 30 azaltıyor.
Ayrıca malzemenin aldığı elektrondan fazlasını üretmeye başladığı eşik noktası, yani kesim enerji noktası, bazı yapılandırmalarda yüzde 300’e varan oranda iyileşiyor.
Bilim insanları kaplamaları ayrıca altı aylık yaşlandırma testlerine ve Güneş’e maruz kalan bir uydunun karşılaştığı koşullara benzer şekilde 150 ºC’ye kadar ısıl işlemlere tabi tuttu. Performans zamanla bir miktar düşse de yeni uygulanmış Alodine’in performansının üzerinde kalmayı sürdürüyor.
Patentten uzaya, henüz tamamlanmamış bir yol
Teknoloji için, CSIC ile Nanostine arasında ortak bir Avrupa patent başvurusu (kaynak İspanyolca) yapılmış durumda; Temmuz 2025’te Avrupa Patent Ofisi’ne sunulan başvuru şu anda inceleme aşamasında.
CSIC’ten doğan bir girişim olan Nanostine, kaplamanın ticarileştirilmesinden sorumlu olacak; ürün özellikle uzay ve havacılık sektörünü hedefleyecek. Bu çalışma, Madrid Özerk Bölgesi’nin Sanayi Doktora programından sağlanan finansmanla ve Madrid’de Fundación Madri+d tarafından koordine edilen ESA Business Innovation Center’in eşliğiyle geliştirildi.
Martínez, elde edilen sonuçlara rağmen takvim konusunda temkinli. Yeni bir kaplamanın uzayda gerçek kullanım noktasına ulaşması genellikle yaklaşık on yıllık bir doğrulama süreci gerektiriyor.
Araştırmacı, ESA’nın sunulan çözüme memnuniyetle yaklaştığını belirtiyor, ancak bu malzemelerin bir uyduya yüklenmeden önce projenin hâlâ birkaç aşamayı daha geçmesi gerektiğinin altını çiziyor.