Materiali ferroelettrici come scudi contro le radiazioni in applicazioni aerospaziali

Una nuova tipologia di radiation shielding per applicazioni aerospaziali è stata investigata attraverso simulazioni GEANT4 e misurazioni STIM. La strategia è chiamata radiation shielding elettrostatico attivo a stato solido e consiste nell'utilizzo di materiali ferroelettrici, aventi un macroscopico campo elettrico interno, per proteggere dispositivi e equipaggi combinando l'effetto passivo intrinseco nei materiali e un effetto attivo del campo elettrico sulle particelle cariche. Il materiale investigato è il Poly-vinylidene fluoride (PVDF); simulazioni GEANT4 sono state eseguite con lo scopo di indagare l'effetto delle diverse configurazioni del campo elettrico interno, rispetto ad una sorgente monodimensionale incidente, sulla penetrazione e deviazione delle particelle, insieme ad uno studio delle proprietà schermanti rispetto a scudi più comuni metallici e polimerici. La configurazione del campo elettrico migliore è quella che punta a ridurre l'energia degli elettroni, in quanto più influenzati dal campo elettrico rispetto a ioni pesanti. La prova sperimentale è stata eseguita in acceleratore per verificare la presenza e l'entità del campo elettrico interno al materiale misurando lo shift nello spettro delle particelle trasmesse (protoni a 2 MeV). Un valore compatibile ad un campo elettrico compreso tra i 700 and 1000 MV/m è stato ottenuto.