Nová štúdia naznačuje, že materiál pozostávajúci zo zlúčeniny polyméru s obsahom častíc oxidu bizmutitého má obrovský potenciál, aby nahradil konvenčné materiály používané na ochranu pred radiačným žiarením.

Portál Phys informoval o pokroku vedcov v oblasti ochrany pred radiačným žiarením. Nová štúdia skupiny vedcov z North Carolina State University ukázala, že polymérne zlúčeniny v spojení s časticami oxidu bizmutitého majú potenciál vytvoriť ľahký materiál, ktorý má dobré ochranné účinky voči radiačnému žiareniu.

Nový materiál, ktorý nájde uplatnenie v širokej škále aplikácií

Zlúčenina oxidu bizmutitého je ľahká a účinná pri ochrane pred ionizujúcim žiarením ako sú napríklad gama lúče. Jej výhodou je fakt, že môže byť pomerne rýchlo vyrobená, čo z nej v spojení s polymérnym PMMA materiálom robí sľubný tieniaci materiál na využitie v oblastiach, ako sú prieskum vesmíru, medicínska vizualizácia pomocou radiačných techník a radiačná terapia.

„Tradičné materiály na ochranu pred žiarením, ako napríklad olovo, sú drahé, ťažké a toxické pre ľudské zdravie a životné prostredie,“ hovorí Ge Yang, odborný asistent jadrového inžinierstva na NCSU a zodpovedajúci autor štúdie.

„Štúdia dokázala, že zlúčenina oxidu bizmutitého by mohla slúžiť ako účinné tienenie pred radiačným žiarením a zároveň by zmierňovala nedostatky spojené s tradičnými tieniacimi materiálmi.“

Vďaka metóde vulkanizácie sa dá vyrobiť rýchlo a lacnejšie

V novej štúdii vedci preukázali, že dokážu vytvoriť zlúčeniny oxidu bizmutitého pomerne rýchlo. Podarilo sa im to pomocou metódy vulkanizácie, ktorá sa spolieha na ultrafialové (UV) svetlo namiesto vysokoteplotných techník, ktoré sa v tomto smere bežne používajú, no sú časovo náročné. Okrem časovej stránky preukázala nová metóda a zlepšenie po tej finančnej:

„Použitím metódy vytvrdzovania ultrafialovým žiarením sme dokázali vytvoriť zmes za rádovo niekoľko minút pri izbovej teplote – čo má potenciál pre rýchlu výrobu materiálov na ochranu pred žiarením,“ povedal Yang.

„Toto je dôležitý bod, pretože tepelná polymerizácia, ktorá sa často používa na výrobu polymérnych zlúčenín, sa často spolieha na vysoké teploty a dokončenie môže trvať hodiny alebo dokonca dni. Metóda UV vytvrdzovania je rýchlejšia a lacnejšia.“

Použitím UV vytvrdzovacej metódy výskumníci vytvorili vzorky polymérnej zlúčeniny, ktoré obsahujú až 44 % hmotnostného pomeru oxidu bizmutitého.

Zobraziť celú galériu (1)

Pohľad na štruktúru PMMA materiálu, do ktorého bola pridaná zlúčenina oxidu bizmutitého so (a) 0 % hmotnostným pomerom; (b) 15.6 % hmotnostným pomerom; (c) 44.0 % hmotnostným pomerom. Zdroj: Nuclear Engineering and Technology

Vedci potom testovali vzorky, aby určili mechanické vlastnosti materiálu a to, či by mohol účinne chrániť pred ionizujúcim žiarením. V ďalšom výskume sa tak budú podrobnejšie zaoberať vylepšením materiálu a jeho vlastností, ktoré zaručia jeho najlepšie využitie v praxi.

„Zistili sme, že zlúčenina je účinná pri tienení gama lúčov, je ľahká a je silná. Pracujeme na ďalšej optimalizácii tejto techniky, aby sme z materiálu vyťažili to najlepšie. Sme nadšení, že sme dokázali nájsť nový materiál na ochranu pred radiačným žiarením, ktorý funguje dobre, je ľahký a dá sa rýchlo vyrobiť,“ uviedol Yang.