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  電離輻射是波長(zhǎng)小于100 nm，高頻高能的射線，能夠使原子或分子中的束縛電子轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂蓱B(tài)，發(fā)生電離現(xiàn)象。電離輻射射線包括α粒子、β粒子、X射線、γ射線和中子，廣泛存在于醫(yī)療、核電、航天等領(lǐng)域，容易引起輻射病，通過破壞DNA，引起器官和系統(tǒng)的病理變化，對(duì)身體造成嚴(yán)重傷害。為了保護(hù)人們免受輻射源傷害，科學(xué)家已經(jīng)開發(fā)了許多電離輻射屏蔽材料，電離輻射屏蔽材料具有以下特性：高密度、低成本、長(zhǎng)期輻照穩(wěn)定性、高耐熱性、高機(jī)械強(qiáng)度、高伽馬射線衰減系數(shù)、中子捕獲能力和低二次輻射，常以輻射防護(hù)效率(RPE)、質(zhì)量衰減系數(shù)(MAC)、線性衰減系數(shù)(LAC)、平均自由程(MFP)、半值層(HVL)、中子總吸收截面等相關(guān)參數(shù)來評(píng)估材料的電離輻射屏蔽能力。

  混凝土和鉛是常用的電離輻射屏蔽材料。然而，鉛的機(jī)械耐久性有限、熔化閾值較低，且有毒性；混凝土則容易失水、開裂，導(dǎo)致吸收效率降低。因此，迫切需要開發(fā)新型、安全、高效的輻射屏蔽材料。最近報(bào)道了各種用于輻射防護(hù)的新材料，尤其是聚合物基復(fù)合材料，包括熱塑性塑料、熱固性樹脂、橡膠彈性體、硅基聚合物等。聚合物基復(fù)合材料具有易加工、質(zhì)量輕、成本低、機(jī)械性能可選擇范圍廣泛等優(yōu)點(diǎn)，在輻射屏蔽領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。

圖1 電離輻射屏蔽材料及其特性

圖2 a)Fe80B20合金的MFP與之前報(bào)道的合金和普通混凝土進(jìn)行比較；b)不同厚度W-Cu復(fù)合材料的RPE值隨入射伽馬射線能量變化。

圖3 a)多元回歸分析結(jié)果；b)瀝青/水泥復(fù)合材料抗壓強(qiáng)度與衰減系數(shù)的關(guān)系；c)伽馬射線穿過混凝土試件的沉積模式；d)普通混凝土、RSC和重晶石基輻射屏蔽混凝土的單位成本。

圖4 a) MCNPX生成的模擬設(shè)置整體視圖；b)不同Bi₂O₃濃度下硼酸鉛鉍玻璃質(zhì)量衰減系數(shù)；c) xTeO₂-(70-x)ZnF₂-25As₂O₃-5Sm₂O₃玻璃體系和其他硅酸鹽玻璃體系輻射性能；d) (80-x)B₂O₃-10SiO₂-10CaO-xLa₂O₃玻璃體系輻射性能。

圖5 a)稀土氧化鎢單相高熵陶瓷粉末的TEM和EDS圖；b)陶瓷粉末的熱導(dǎo)率、密度和抗拉強(qiáng)度；c)ErBCO陶瓷的相對(duì)密度和孔隙率；d)ErBCO10的透射系數(shù)和輻射防護(hù)效率。

圖6 a) Bi_z@Bi_xLa_y–NL屏蔽X射線；b)雙金屬核殼納米結(jié)構(gòu)對(duì)光子衰減的巴比肯效應(yīng)；c) γ射線與Bi₂O₃-Ti₃C₂T_x/EP復(fù)合材料相互作用機(jī)理圖；d) Gd³⁺雜化雙茂鐵基聚氨酯X射線衰減機(jī)理及輻射性能。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adem.202400855