科学家研制出更轻、更便宜、更环保的辐射屏蔽基础材料
來自美國(guó)北卡羅來納州立大學(xué)(NCSU)的科學(xué)團(tuán)隊(duì)近日成功研制出了一種新的聚合物,可以成為更輕、更便宜、更環(huán)保的輻射屏蔽基礎(chǔ)材料。這支由 Da Cao 帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì),在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA,俗稱有機(jī)玻璃)中引入了三氧化二鉍顆粒,然后用紫外光固化,制備出一種非常輕、強(qiáng)度高、具有有效阻擋伽馬射線特性的材料。
圖片來自于NCSU
如何保護(hù)生物體和精密設(shè)備免受電離輻射的影響,是軍事、商業(yè)核能、核醫(yī)學(xué)以及太空探索等領(lǐng)域考慮的主要問題。但問題是,傳統(tǒng)的防護(hù)裝置往往非常臃腫、沉重,而且很多都會(huì)含有鉛等有毒金屬。
科學(xué)家一直在研究各種材料的聚合物,從而作為一種相對(duì)無(wú)毒、輕巧、緊湊且生產(chǎn)成本低廉的替代品。在 NCU 的概念驗(yàn)證研究中,該團(tuán)隊(duì)轉(zhuǎn)向了三氧化二鉍,這是一種非常常見的材料,具有廣泛的工業(yè)和醫(yī)療應(yīng)用。
作為研究的一部分,該團(tuán)隊(duì)在未固化的液體 PMMA 中混合了不同量的三氧化二鉍,這種材料在紫外線照射下會(huì)變硬。據(jù)核工程助理教授 Ge Yang 說,這使得這種材料比其他依賴高溫技術(shù)的材料更容易制造。
Yang 表示:“使用紫外光固化方法,我們能夠在室溫下幾分鐘就能制造出這種化合物,這為快速制造輻射屏蔽材料提供了潛力。這一點(diǎn)很重要,因?yàn)闊峋酆戏ㄗ鳛橐环N常用的高分子化合物的制造方法,往往需要依靠高溫來完成,而熱聚合法則需要數(shù)小時(shí)甚至數(shù)天的時(shí)間。紫外線固化方法既快又便宜。”
Yang 表示:“這是這是基礎(chǔ)性的工作,我們已經(jīng)確定,這種化合物能有效屏蔽伽馬射線,重量輕,強(qiáng)度高。我們正在努力進(jìn)一步優(yōu)化這項(xiàng)技術(shù),以獲得該材料的最佳性能。我們很高興能找到一種新型的輻射屏蔽材料,效果這么好,這么輕,而且可以這么快制造出來。”
這項(xiàng)研究發(fā)表在《核工程與技術(shù)》雜志上。
資料來源:美國(guó)北卡羅來納州立大學(xué)
總結(jié)
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