Undersøgelse tyder på, at polymerkomposit kunne tjene som lettere, ugiftig strålingsafskærmning

En ny undersøgelse fra forskere ved North Carolina State University tyder på, at et materiale bestående af en polymerforbindelse indlejret med vismuttrioxidpartikler har et enormt potentiale til at erstatte konventionelle strålingsafskærmende materialer. såsom bly.

Vismuttrioxidforbindelsen er let, effektiv til at afskærme mod ioniserende stråling såsom gammastråler, og kan fremstilles hurtigt - hvilket gør det til et lovende materiale til brug i applikationer såsom rumudforskning, medicinsk billedbehandling og strålebehandling.

"Traditionelle strålingsafskærmende materialer, som bly, er ofte dyre, tung og giftig for menneskers sundhed og miljøet, " siger Ge Yang, en assisterende professor i nuklear teknik ved NC State og tilsvarende forfatter til et papir om arbejdet. "Denne proof-of-concept undersøgelse viser, at en vismuttrioxidforbindelse kunne tjene som effektiv strålingsafskærmning, samtidig med at de ulemper, der er forbundet med traditionelle afskærmningsmaterialer, afbødes."

I den nye undersøgelse, forskere demonstrerede, at de kunne skabe forbindelsen ved hjælp af en hærdningsmetode, der er afhængig af ultraviolet (UV) lys - i stedet for at stole på tidskrævende højtemperaturteknikker.

"Ved brug af UV-hærdningsmetoden, vi var i stand til at skabe forbindelsen i størrelsesordenen minutter ved stuetemperatur - hvilket rummer potentiale for hurtig fremstilling af strålingsafskærmende materialer, " siger Yang. "Dette er et vigtigt punkt, fordi termisk polymerisation, en hyppigt anvendt metode til fremstilling af polymerforbindelser, er ofte afhængig af høje temperaturer og kan tage timer eller endda dage at gennemføre. UV-hærdningsmetoden er både hurtigere og billigere."

Ved hjælp af UV-hærdningsmetoden, forskerne lavede prøver af polymerforbindelsen, der indeholder så meget som 44 vægtprocent vismuttrioxid. Forskerne testede derefter prøverne for at bestemme materialets mekaniske egenskaber, og om det effektivt kunne beskytte mod ioniserende stråling.

"Dette er grundlæggende arbejde, " siger Yang. "Vi har fastslået, at forbindelsen er effektiv til at afskærme gammastråler, er let og er stærk. Vi arbejder på at optimere denne teknik yderligere for at få den bedste ydeevne ud af materialet.

"Vi er begejstrede for at finde et nyt strålingsafskærmningsmateriale, der fungerer så godt, er dette lys, og kan fremstilles så hurtigt."

Papiret, "Gammastrålingsafskærmende egenskaber af poly(methylmethacrylat) / Bi2O3-kompositter, " er offentliggjort i tidsskriftet Nuklear teknik og teknologi .