REM-Bilder von Sm2Oh3 (a) Mikroplatten- und SEM-Bilder von Bruchflächen von Sm2Oh3/B4C/HDPE-Verbundwerkstoff (bc). Bildnachweis: Huo Zhipeng
Kürzlich haben Dr. Huo Zhipeng und sein Schüler Lu Yidong vom Hefei-Institut für Physikalische Wissenschaften der Chinesischen Akademie der Wissenschaften eine neue Art von Verbundmaterial zum Schutz vor Neutronen und Gammastrahlung entwickelt. Sie verwendeten eine Sm-Mikrometerplatte2Oh3eine Art Seltenerdfüllstoff zur Verstärkung von borhaltigem Polyethylen.
Die Forschungsergebnisse wurden am veröffentlicht Wissenschaft und Technologie von Verbundwerkstoffen.
Strahlenschutz basiert auf Zeit, Entfernung und Abschirmung. Hochenergetische Neutronen und Gammastrahlen können Gewebe und Gene schädigen. Zur Abschirmung werden üblicherweise Materialien auf Bleibasis verwendet, die jedoch giftig sind. Samarium, ein Seltenerdelement, ist vielversprechend für die Abschirmung, da es sowohl Neutronen als auch Gammastrahlen absorbiert.
Es bedarf jedoch weiterer Forschung darüber, wie sich die Mikrostruktur von Materialien auf deren Abschirmeigenschaften auswirkt. Die Entwicklung von Seltenerd-Füllstoffen mit spezifischen Eigenschaften könnte zu besseren Gamma-Neutronen-Abschirmmaterialien führen.
In dieser Studie wurde eine Reihe von Mikrometer-Sm-Platten verwendet2Oh3 Füllstoffe mit unterschiedlichen spezifischen Oberflächen und Partikelgrößenverteilungen wurden durch ein homogenes Kopräzipitationsverfahren synthetisiert. Sie entdeckten, dass durch Anpassung des Syntheseprozesses Ladungen mit einheitlicher Größe und großer Oberfläche erzeugt werden konnten.
Diese Füllstoffe wurden dann borhaltigem Polyethylen zugesetzt, um Verbundstoffe herzustellen. Die Verbundwerkstoffe zeigten im Vergleich zu Materialien ohne Füllstoffe eine verbesserte thermische Stabilität, mechanische Festigkeit und Strahlenschutzeigenschaften.
Das Diagramm des Mechanismus der Wechselwirkung von Verbundwerkstoffen mit Neutronen und Gammastrahlen. Bildnachweis: Huo Zhipeng
Tests ergaben, dass das Verbundmaterial 98,7 % der Neutronenstrahlung von a blockieren konnte 252Quelle Cf und 72,1 % der Gammastrahlung von a 137Quelle Cs, wenn das Material eine Dicke von 15 cm hatte.
Diese Arbeit schlägt eine neue Strategie für die Entwicklung der Strahlenschutztechnologie aus materialwissenschaftlicher Sicht vor.
Mehr Informationen:
Zhipeng Huo et al., Micron Sm2O3/B4C/HDPE-Verbundplatten mit Füllstoffen mit hoher spezifischer Oberfläche zum Schutz vor komplexer Neutronen- und Gammastrahlenstrahlung, Wissenschaft und Technologie von Verbundwerkstoffen (2024). DOI: 10.1016/j.compscitech.2024.110567
Bereitgestellt von den Hefei Institutes of Physical Sciences der Chinesischen Akademie der Wissenschaften
Zitat: Forscher entwickeln ein neuartiges Verbundmaterial zum Schutz vor Neutronen- und Gammastrahlung (24. Mai 2024), abgerufen am 24. Mai 2024 von https://phys.org/news/2024-05-composite-material-shielding-neutron- Gamma. HTML
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