电离辐射是波长小于100 nm，高频高能的射线，能够使原子或分子中的束缚电子转变为自由态，发生电离现象。电离辐射射线包括α粒子、β粒子、X射线、γ射线和中子，广泛存在于医疗、核电、航天等领域，容易引起辐射病，通过破坏DNA，引起器官和系统的病理变化，对身体造成严重伤害。为了保护人们免受辐射源伤害，科学家已经开发了许多电离辐射屏蔽材料，电离辐射屏蔽材料具有以下特性：高密度、低成本、长期辐照稳定性、高耐热性、高机械强度、高伽马射线衰减系数、中子捕获能力和低二次辐射，常以辐射防护效率(RPE)、质量衰减系数(MAC)、线性衰减系数(LAC)、平均自由程(MFP)、半值层(HVL)、中子总吸收截面等相关参数来评估材料的电离辐射屏蔽能力。

  混凝土和铅是常用的电离辐射屏蔽材料。然而，铅的机械耐久性有限、熔化阈值较低，且有毒性；混凝土则容易失水、开裂，导致吸收效率降低。因此，迫切需要开发新型、安全、高效的辐射屏蔽材料。最近报道了各种用于辐射防护的新材料，尤其是聚合物基复合材料，包括热塑性塑料、热固性树脂、橡胶弹性体、硅基聚合物等。聚合物基复合材料具有易加工、质量轻、成本低、机械性能可选择范围广泛等优点，在辐射屏蔽领域应用前景广阔。

图1 电离辐射屏蔽材料及其特性

图2 a)Fe80B20合金的MFP与之前报道的合金和普通混凝土进行比较；b)不同厚度W-Cu复合材料的RPE值随入射伽马射线能量变化。

图3 a)多元回归分析结果；b)沥青/水泥复合材料抗压强度与衰减系数的关系；c)伽马射线穿过混凝土试件的沉积模式；d)普通混凝土、RSC和重晶石基辐射屏蔽混凝土的单位成本。

图4 a) MCNPX生成的模拟设置整体视图；b)不同Bi₂O₃浓度下硼酸铅铋玻璃质量衰减系数；c) xTeO₂-(70-x)ZnF₂-25As₂O₃-5Sm₂O₃玻璃体系和其他硅酸盐玻璃体系辐射性能；d) (80-x)B₂O₃-10SiO₂-10CaO-xLa₂O₃玻璃体系辐射性能。

图5 a)稀土氧化钨单相高熵陶瓷粉末的TEM和EDS图；b)陶瓷粉末的热导率、密度和抗拉强度；c)ErBCO陶瓷的相对密度和孔隙率；d)ErBCO10的透射系数和辐射防护效率。

图6 a) Bi_z@Bi_xLa_y–NL屏蔽X射线；b)双金属核壳纳米结构对光子衰减的巴比肯效应；c) γ射线与Bi₂O₃-Ti₃C₂T_x/EP复合材料相互作用机理图；d) Gd³⁺杂化双茂铁基聚氨酯X射线衰减机理及辐射性能。

  原文链接：https://doi.org/10.1002/adem.202400855