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辐射屏蔽材料在医疗成像和治疗、核废料储存欧洲杯足球竞彩、空间探索和食品灭菌等许多商业和工业应用中发挥着关键作用。不想要的电离辐射暴露可能对人类和环境有害，因为它可能导致器官损伤或生物体的细胞突变、机械部件故障和其他有害影响。
北卡罗来纳州立大学的研究人员开发了一种新型复合材料，含有三氧化铋颗粒，并为更换传统的辐射屏蔽材料作为轻质且易于制造的替代方案而言。欧洲杯足球竞彩欧洲杯猜球平台
辐射屏蔽材料通过康普顿散射、光电效应等过欧洲杯足球竞彩程，在高能辐射的情况下通过电子-正电子对的产生，散射或吸收电离的电磁辐射，如x射线或伽马射线。
所有这些过程都涉及到入射辐射光子与屏蔽材料原子核周围的电子层之间的能量转移。
重原子以更好地保护电离辐射
欧洲杯足球竞彩含有高原子序数(Z)和原子中电子数量大的元素的材料，如铅、铜和不锈钢，具有更好的衰减高能电磁辐射的能力。
最广泛使用的保护辐射暴露的材料是铅，但其相对较高的价格，化学反应性，高密度和毒性，使其远不是理想的广泛的工业和研究应用。
聚合物复合材料作为辐射屏蔽应用的无毒替代品
北卡罗莱纳州立大学核工程系的葛阳博士及其同事进行了一项新的研究，开发出了一种新型的辐射屏蔽材料，该材料由嵌入聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA，俗称“丙烯酸塑料”)基体中的三氧化二铋陶瓷颗粒组成。欧洲杯猜球平台铋是一种原子序数高的元素(Z = 83，而铅的Z = 82)，其密度略低于铅(密度为9.78克厘米)－3和11.34克厘米－3分别)。它可以有效地散射和吸收电磁辐射(例如，比钢铁更好)，而且被认为是无毒的。
铋被用于铋浸渍乳胶盾牌，以减少x射线成像或计算机断层扫描等医疗检查期间的暴露。然而，它是一种脆性材料，有开裂的倾向。这是一个明显的缺点，因为裂纹会影响其辐射屏蔽性能。
高辐射衰减的高密度陶瓷
另一方面，三氧化二铋是一种天然的陶瓷材料，广泛应用于一系列工业应用，如半导体器件、电子和光电元件、磁记忆和催化。
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尽管浓度略低于铋（密度为8.9克厘米）－3)，三氧化二铋纳米颗粒由于其生物相容性和良好的电磁欧洲杯猜球平台辐射衰减，越来越多地被用作医学成像的对比剂。
经济高效的丙烯酸矩阵促进辐射屏蔽性能
采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为新型复合材料中陶瓷颗粒的轻量化基体，其主要优点是成本低，耐化学和机械性能优异，易于制造。欧洲杯猜球平台
重要的是，丙烯酸塑料是屏蔽高能带电粒子(β辐射)的首选材料，而使用高z的材料是不利的，因为当带电粒子与重原子碰撞并失去能量时，会产生大量的二次x射线。欧洲杯足球竞彩欧洲杯猜球平台
这使得低z丙烯酸塑料与高z陶瓷材料的组合特别适合于辐射屏蔽应用。
快速紫外交联可缩短制造时间
杨博士团队开发的复合材料的另一个显着优点是它可以很快制造。
研究人员不再使用热来固化聚合物基体(类似于传统的热固性聚合物)，而是开发了一种由紫外线(UV)光启动的交联过程。交联聚合物链网络赋予材料机械强度，并提高其在辐射环境中的性能。
使用紫外线固化方法，研究人员能够在室温下几分钟内制造出新的复合材料，而不是在高温下几个小时。这表明了新方法的快速制造潜力。
用于苛刻的工业应用的轻量化复合材料
短期制造时间允许科学家制备一系列样品，其中三氧化铋颗粒的装载在0％至44％（重量）之间，并将样品受到一系列伽马辐射屏蔽测试。欧洲杯猜球平台
用于评估材料屏蔽性质的重要参数是半值层（HVL）的厚度，其是导致入射伽马射线强度的50％衰减的材料的厚度。
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纯PMMA(0%三氧化二铋)的HVL为38 cm，而含有44%三氧化二铋颗粒的PMMA的HVL仅为5 cm。欧洲杯猜球平台
将三氧化二铋颗粒增强复合材料的屏蔽性能与铅、钢和混凝土等传统的辐射屏蔽材料进行比较，可以发现HVL值介于混凝土和钢之间，而且重量大大降低。欧洲杯足球竞彩欧洲杯猜球平台
这使得这种新型复合材料重量轻，易于制造，是传统铅基材料的有效替代品，可在空间探索、医学成像和辐射治疗等一系列应用中屏蔽电离x射线和伽马射线。欧洲杯足球竞彩
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