Forskere skaber ny type kompositmateriale til afskærmning mod neutron- og gammastråling

For nylig har Dr. Huo Zhipeng og hans studerende Lu Yidong fra Hefei Institutes of Physical Science ved det kinesiske videnskabsakademi skabt en ny type kompositmateriale til afskærmning mod neutron- og gammastråling. De brugte mikronplade Sm₂ O₃ , en type sjældne jordarters fyldstof, for at forstærke borholdig polyethylen.

Forskningsresultaterne blev offentliggjort på Composites Science and Technology .

Strålingsbeskyttelse er afhængig af tid, afstand og afskærmning. Højenergiske neutroner og gammastråler kan skade væv og gener. Blybaserede materialer bruges almindeligvis til afskærmning, men de er giftige. Samarium, et sjældent jordarters grundstof, er lovende til afskærmning, da det absorberer både neutroner og gammastråler.

Der er dog behov for mere forskning i, hvordan materialers mikrostruktur påvirker deres afskærmningsegenskaber. Udvikling af fyldstoffer til sjældne jordarter med specifikke egenskaber kan føre til bedre neutron-gamma-afskærmningsmaterialer.

I denne undersøgelse, en serie af mikron plade Sm₂ O₃ fyldstoffer med forskellige specifikke overfladearealer og partikelstørrelsesfordelinger blev syntetiseret ved homogen co-præcipitationsmetode. De fandt ud af, at justering af synteseprocessen kunne producere fyldstoffer med ensartet størrelse og stort overfladeareal.

Disse fyldstoffer blev derefter tilsat borholdig polyethylen for at skabe kompositter. Kompositmaterialerne viste forbedret termisk stabilitet, mekanisk styrke og strålingsafskærmende egenskaber sammenlignet med materialer uden fyldstofferne.

Tests viste, at kompositmaterialet kunne blokere 98,7 % af neutronstrålingen fra en ²⁵² Cf-kilde og 72,1 % af gammastråling fra en ¹³⁷ Cs kilde, når materialet var 15 cm tykt.

Dette arbejde giver en ny strategi for udvikling af strålingsbeskyttelsesteknologi fra et materialevidenskabsperspektiv.