能够屏蔽X射线、伽马射线的金属泡沫材料
北卡罗莱纳州立大学的研究显示，轻质复合金属泡沫材料-就像这里的图片显示的一样能有效地屏蔽x射线、伽马射线和中子辐射，并吸收高能量碰撞。该发现意味着金属泡沫材料有望用于核安全，太空探索和医疗技术等应用。
(图片来源:北卡罗莱纳州立大学Afsaneh Rabiei)
北卡罗来纳州立大学的研究显示，轻质复合金属泡沫可有效地屏蔽X射线，伽马射线和中子辐射，并能够吸收高冲击碰撞能量。该发现意味着金属泡沫有望用于核安全，太空探索和医疗技术等应用。
“这项工作意味着有机会将复合金属泡沫用于开发更安全的系统，比如运输核废料，航天器和核结构的更有效设计，和CT扫描仪新的屏蔽。”北卡罗来纳州机械和航空航天工程教授兼论文的通讯作者Afsaneh Rabiei说。
Rabiei首先开发高强轻质金属泡沫用于运输和军事应用。但她想确定泡沫金属是否可用于核或太空探索等应用-它可以提供结构支撑，防止高能冲击并对各种形式的辐射进行屏蔽吗？
为此，她与同事们进行了多项测试来了解屏蔽X射线、伽马射线和中子辐射的有效能力。然后与目前应用的屏蔽材料进行性能比较。比较实验使用相同“表面”密度的样品，意味着每个样品具有相同的重量，但是体积不同。
屏蔽所有三种形式辐射最有效的复合金属泡沫屏蔽被称为“high-Z steel-steel”，主要是由不锈钢构成，但包含少量的钨。然而，高Z金属泡沫材料的结构被修改，因此该含钨复合泡沫的密度低于全部采用不锈钢的金属泡沫材料。
研究者测试了对几种射线辐射的屏蔽性能。不同源材料产生伽马射线的能量不同。例如，铯和钴发出更高能的伽马射线，而钡和镅发出较低能量的伽马射线。
研究人员发现，在屏蔽高能伽马射线方面，高Z泡沫材料与基体材料相当。但在屏蔽低能伽马射线方面，比主要为钢的基体材料屏蔽能力更强。
同样，高Z泡沫材料在屏蔽中子辐射方面的表现优于其他材料。
高Z泡沫材料在屏蔽X射线方面的表现优于大多数材料，但不如铅有效。
“然而，我们正努力修改金属泡沫的成分，使其比铅更有效地屏蔽X射线，我们的前期结果是有希望的。”Rabiei说，“我们金属泡沫材料的优点是无毒的，这意味着他们更容易制造和回收。此外，复合金属泡沫非凡的机械性能和热性能，以及能量吸收能力，使该材料适合于各种核电相关的结构应用。”
论文发表在《Radiation Physics and Chemistry》期刊。