Недавно доктор Хуо Чжипенг и его студент Лу Идун из Хэфэйского института физических наук Китайской академии наук создали новый тип композитного материала для защиты от нейтронного и гамма-излучения. Они использовали микронные пластины Sm2O3, разновидность наполнителя на основе редкоземельных элементов, для армирования борсодержащего полиэтилена.
Для защиты от радиации необходимо время, расстояние и экранирование. Высокоэнергетичные нейтроны и гамма-лучи могут нанести вред тканям и генам. Для экранирования обычно используются материалы на основе свинца, но они токсичны. Перспективным для экранирования является самарий, редкоземельный элемент, который поглощает и нейтроны, и гамма-лучи.
Однако необходимо провести дополнительные исследования того, как микроструктура материалов влияет на их экранирующие свойства. Разработка редкоземельных наполнителей со специфическими характеристиками может привести к созданию лучших материалов для нейтронно-гамма-экранирования.
В данном исследовании методом гомогенного соосаждения была синтезирована серия микронных пластин наполнителей Sm2O3 с различными удельными площадями поверхности и распределением частиц по размерам. Было установлено, что регулировка процесса синтеза позволяет получить наполнители с однородным размером и высокой площадью поверхности.
Эти наполнители были добавлены в борсодержащий полиэтилен для создания композитов. Композиты показали улучшенную термостабильность, механическую прочность и радиационную защиту по сравнению с материалами без наполнителей.
Схема механизма взаимодействия композитных материалов с нейтронным и гамма-излучением.
Испытания показали, что композитный материал способен блокировать 98,7 % нейтронного излучения от источника 252Cf и 72,1 % гамма-излучения от источника 137Cs при толщине материала 15 см.
Эта работа предлагает новую стратегию развития технологии радиационной защиты с точки зрения материаловедения.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Composites Science and Technology.
