中国科学院合肥物质院揭秘最新核防护材料
中国科学院合肥物质院揭秘最新核防护材料
近日，中国科学院合肥物质院等离子体所聚变堆包层与安全研究中心的霍志鹏副研究员及其团队，在核辐射防护材料研究方面取得重要突破。他们研发了一种新型稀土元素增强的复合材料，不仅提升了中子和伽马射线的屏蔽效能，而且实现了无铅化，解决了传统铅基材料的环保问题。
创新材料：微米板Sm2O3增强含硼聚乙烯复合材料
研究团队采用均相共沉淀法，合成了一系列具有不同比表面积和粒径分布的微米板Sm2O3填料。通过调控反应物硝酸钐和尿素的摩尔比（R值），成功制备出尺寸均一、高比表面积的微米板Sm2O3填料，其BET比表面积可达9.12m2/g。
实验结果表明，这种新型复合材料在辐射屏蔽方面表现出色。厚度为15cm的优选复合材料对252Cf中子源辐照的屏蔽率达98.7%，对137Cs伽马源辐照的屏蔽率达72.1%，显著优于不含微米板Sm2O3填料的对照组材料。
技术优势：无铅化与高性能兼具
传统的辐射防护材料多采用铅基复合材料，虽然屏蔽效果较好，但铅的高生物毒性对人和环境构成威胁。而新型复合材料采用稀土元素钐作为中子吸收剂，同时具备高热中子吸收截面与高原子序数，是一种理想的无铅替代方案。
此外，这种新材料还具有以下优势：
- 微米板结构提供了更大的相互作用面积，提高了辐射屏蔽效率
- 在复合材料基体中分散性更好
- 能在基体分子链中产生更多限制位点，提升热稳定性和力学性能
应用前景：市场需求广阔
随着核技术在医疗、工业、军事等领域的广泛应用，辐射防护材料的需求持续增长。根据《中国核技术应用产业发展报告（2023）》，我国核技术应用产值从2015年的3000亿元增长到2022年的近7000亿元，年均增长率超过15%。
在环保政策日益严格的背景下，无铅辐射防护材料的优势更加凸显。目前，全球主要辐射防护材料生产商如德国默威格公司（MAVIG）、英国科密特公司（Kemmetech）等仍以含铅产品为主。而国内企业如新莱福已率先实现无铅辐射防护材料的自主研发和量产，2023年出货量达到13.7万平方米。
结语：科技创新引领未来
这一研究成果不仅为核辐射防护技术提供了新的发展方向，也体现了我国在核安全技术领域的创新能力。随着研究的深入和技术的进步，无铅辐射防护材料有望在更多领域得到应用，为保护人类健康和环境安全作出贡献。