電離輻射是波長小于100 nm，高頻高能的射線，能夠使原子或分子中的束縛電子轉變為自由態，發生電離現象。電離輻射射線包括α粒子、β粒子、X射線、γ射線和中子，廣泛存在于醫療、核電、航天等領域，容易引起輻射病，通過破壞DNA，引起器官和系統的病理變化，對身體造成嚴重傷害。為了保護人們免受輻射源傷害，科學家已經開發了許多電離輻射屏蔽材料，電離輻射屏蔽材料具有以下特性：高密度、低成本、長期輻照穩定性、高耐熱性、高機械強度、高伽馬射線衰減系數、中子捕獲能力和低二次輻射，常以輻射防護效率(RPE)、質量衰減系數(MAC)、線性衰減系數(LAC)、平均自由程(MFP)、半值層(HVL)、中子總吸收截面等相關參數來評估材料的電離輻射屏蔽能力。
混凝土和鉛是常用的電離輻射屏蔽材料。然而，鉛的機械耐久性有限、熔化閾值較低，且有毒性；混凝土則容易失水、開裂，導致吸收效率降低。因此，迫切需要開發新型、安全、高效的輻射屏蔽材料。最近報道了各種用于輻射防護的新材料，尤其是聚合物基復合材料，包括熱塑性塑料、熱固性樹脂、橡膠彈性體、硅基聚合物等。聚合物基復合材料具有易加工、質量輕、成本低、機械性能可選擇范圍廣泛等優點，在輻射屏蔽領域應用前景廣闊。
圖1 電離輻射屏蔽材料及其特性
圖2 a)Fe80B20合金的MFP與之前報道的合金和普通混凝土進行比較；b)不同厚度W-Cu復合材料的RPE值隨入射伽馬射線能量變化。
圖3 a)多元回歸分析結果；b)瀝青/水泥復合材料抗壓強度與衰減系數的關系；c)伽馬射線穿過混凝土試件的沉積模式；d)普通混凝土、RSC和重晶石基輻射屏蔽混凝土的單位成本。
圖4 a) MCNPX生成的模擬設置整體視圖；b)不同Bi2O3濃度下硼酸鉛鉍玻璃質量衰減系數；c) xTeO2-(70-x)ZnF2-25As2O3-5Sm2O3玻璃體系和其他硅酸鹽玻璃體系輻射性能；d) (80-x)B2O3-10SiO2-10CaO-xLa2O3玻璃體系輻射性能。
圖5 a)稀土氧化鎢單相高熵陶瓷粉末的TEM和EDS圖；b)陶瓷粉末的熱導率、密度和抗拉強度；c)ErBCO陶瓷的相對密度和孔隙率；d)ErBCO10的透射系數和輻射防護效率。
圖6 a) Biz@BixLay–NL屏蔽X射線；b)雙金屬核殼納米結構對光子衰減的巴比肯效應；c) γ射線與Bi2O3-Ti3C2Tx/EP復合材料相互作用機理圖；d) Gd3+雜化雙茂鐵基聚氨酯X射線衰減機理及輻射性能。
原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adem.202400855
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