来自美国北卡罗来纳州立大学(NCSU)的科学团队近日成功研制出了一种新的聚合物,可以成为更轻、更便宜、更环保的辐射屏蔽基础材料这支由Da Cao带领的团队,在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA,俗称有机玻璃)中引入了三氧化二铋颗粒,然后用紫外光固化,制备出一种非常轻、强度高、具有有效阻挡伽马射线特性的材料

科学家研制出更轻、更便宜、更环保的辐射屏蔽基础材料-MAAMX

图片来自于 NCSU

如何保护生物体和精密设备免受电离辐射的影响,是军事、商业核能、核医学以及太空探索等领域考虑的主要问题。但问题是,传统的防护装置往往非常臃肿、沉重,而且很多都会含有铅等有毒金属。

科学家研制出更轻、更便宜、更环保的辐射屏蔽基础材料-MAAMX

科学家一直在研究各种材料聚合物,从而作为一种相对无毒、轻巧、紧凑且生产成本低廉的替代品。在NCU的概念验证研究中,该团队转向了三氧化二铋,这是一种非常常见的材料,具有广泛的工业和医疗应用。

科学家研制出更轻、更便宜、更环保的辐射屏蔽基础材料-MAAMX

作为研究的一部分,该团队在未固化的液体PMMA中混合了不同量的三氧化二铋,这种材料在紫外线照射下会变硬。据核工程助理教授Ge Yang说,这使得这种材料比其他依赖高温技术的材料更容易制造。

科学家研制出更轻、更便宜、更环保的辐射屏蔽基础材料-MAAMX

Yang表示:“使用紫外光固化方法,我们能够在室温下几分钟就能制造出这种化合物,这为快速制造辐射屏蔽材料提供了潜力。这一点很重要,因为热聚合法作为一种常用的高分子化合物的制造方法,往往需要依靠高温来完成,而热聚合法则需要数小时甚至数天的时间。紫外线固化方法既快又便宜。”

科学家研制出更轻、更便宜、更环保的辐射屏蔽基础材料-MAAMX

Yang表示:“这是这是基础性的工作,我们已经确定,这种化合物能有效屏蔽伽马射线,重量轻,强度高。我们正在努力进一步优化这项技术,以获得该材料的最佳性能。我们很高兴能找到一种新型的辐射屏蔽材料,效果这么好,这么轻,而且可以这么快制造出来。”

科学家研制出更轻、更便宜、更环保的辐射屏蔽基础材料-MAAMX

这项研究发表在《核工程与技术》杂志上。

资料来源:美国北卡罗来纳州立大学