Доктор Хуо Чжипэн из Хэфэйского института Китайской академии наук представил революционную разработку: композиты B4C/HDPE с настраиваемой микроструктурой, армированные наполнителем PbWO4. Точное регулирование микроструктуры наполнителей PbWO4 привело к значительному улучшению синергетической защиты от нейтронного и гамма-излучения. Одновременно ученые раскрыли ключевые механизмы взаимосвязи между структурой композитов, их термическими и механическими качествами, радиационной стойкостью и долговечностью.
Новые материалы для современных вызовов
Расширение сфер ядерной энергетики, лучевой терапии и космических исследований резко повысило спрос на передовые материалы для радиационной защиты. Нейтронное и гамма-излучение, как основные виды ионизирующей радиации, несут серьезные риски для человека и техники. Традиционные решения часто эффективны лишь против одного типа излучения либо недостаточно прочны и долговечны. Поэтому создание композитов, объединяющих высочайший уровень защиты, превосходные механико-тепловые свойства и долгий срок службы, — приоритетная научная цель.
Контроль структуры – ключ к успеху
Исследовательская группа синтезировала наполнители PbWO4 с морфологией, строго контролируемой условиями реакции. Были получены частицы различных форм: микронные стержни (PbWO4-I), микросферы (PbWO4-II) и шероховатые микросферы (PbWO4-III). Последний вариант (PbWO4-III) показал наибольший успех: увеличенная удельная площадь поверхности, однородное распределение и оптимальная дисперсия в полимерной матрице HDPE.
Превосходство новых композитов
Усовершенствованная микроструктура PbWO4-III обеспечила превосходное межфазное сцепление. Это дало заметный прирост термостабильности, механической прочности и стойкости к УФ-излучению. Способность атомов свинца (Pb) и вольфрама (W) в PbWO4 поглощать гамма-фотоны и быстрые нейтроны идеально дополнялась высоким сечением захвата тепловых нейтронов атомами бора (B) в наполнителе B4C. Результат — синергетическая защита от радиации широкого спектра с эффективностью, недоступной обычным материалам.
Перспективы нового поколения защиты
Исследователи убеждены, что их работа не только подтверждает ключевую роль управления микроструктурой в создании композитов, но и открывает оптимистичные перспективы для разработки следующего поколения высокоэффективных радиационно-защитных материалов, способных надежно защищать как людей, так и сложную технику.
Источник: scientificrussia.ru
