托木斯克理工大学的科学家们发现了在质子辐照后，具有锆和铌交替层的纳米级多层涂层的微观结构和性能如何变化。作为理论和实验研究的结果获得的数据将有助于开发抗氢和辐射损伤的核能复合材料。
氢的辐射损伤和积聚是氢和核电工程中限制结构材料使用寿命的主要因素之一。TPU 核技术工程学院的专家与来自波兰和白俄罗斯的同事正在开发具有改进物理和机械性能的复合材料。开发此类材料的一个有希望的方向是在其上沉积具有锆和铌交替层的纳米级涂层。
两种材料之间的界面是一种相当特殊的结构。其中形成的缺陷可以湮灭，从而使材料具有自我修复的能力。最终，这使其能够抵抗辐射。奇怪的是，在层次之间的每个边界都没有观察到这种效应。我们的任务是了解这种现象的原因并确定模式。
在实验过程中，几层交替的铌和锆层沉积在硅片上。科学家们分析了该材料的物理和机械性能的复杂性，然后在联合核研究所（杜布纳）的加速器上用质子对其进行辐照，并使用正电子束进行了进一步的分析。然后，科学家分析了暴露于辐射的样品的结构和物理和机械性能的复杂性。
实验研究和综合理论分析表明，质子在界面处的不均匀积累是由于锆和铌层中的扩散系数不同造成的。铌层中氢原子的高扩散率导致它们从体积强烈迁移到最近的边界，这些原子被捕获和分布。
在这种情况下，在扩散速率明显较低的锆层中，原子根据辐照分布在层体积中积累。此外，材料的行为受到各个层的厚度的影响。通过控制层的顺序及其厚度，将来可以获得具有所需性能的复合材料。
未来，科学家们计划研究基于纳米金属多层系统的复合材料在氦辐照下的行为。所获得的数据将使我们有可能为选择用于沉积锆和铌纳米级层的最佳参数提出建议，以制造抗氢和辐射损伤的复合材料。该研究得到了俄罗斯科学基金会的资助。结果发表在《材料》杂志上。
