سپرهای محافظت در برابر اشعه، سبک‌تر و کاراتر می‌شوند

به گزارش خبرگزاری مهر، پتانسیل نانوکامپوزیت‌های مبتنی بر گرافن، به‌طور خاص کامپوزیت‌های گرافن/آکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS) به‌عنوان سپرهای مؤثر در برابر اشعه گاما و اشعه ایکس بررسی شد. این تحقیق، قابلیت‌های محافظت آن‌ها را در سطح مختلف انرژی تابش ارزیابی کرده و آن‌ها را با مواد سنتی مانند سرب و تنگستن مقایسه می‌کند.

محافظ تابش برای محافظت از افراد و تجهیزات در برابر اشعه یونیزه‌ کننده ضروری است. مواد محافظ سنتی مانند: سرب مؤثر اما سنگین بوده و استفاده از آن‌ها در کاربردهایی که به افزایش وزن حساس هستند با محدودیت‌هایی مواجه است.

هنگامی که گرافن با پلیمرهایی مانند ABS ترکیب می‌شود، پتانسیل محافظت در برابر تابش را داشته در حالی که سبک وزن هستند.

مطالعات قبلی، اثربخشی گرافن در محافظت در برابر امواج الکترومغناطیسی را نشان داده است، اما نقش آن در محافظت در برابر اشعه یونیزه کننده مانند گاما و اشعه ایکس به‌طور کامل مورد بررسی قرار نگرفته است. این مطالعه با هدف ارزیابی خصوصیات محافظت در برابر تابش کامپوزیت‌های گرافن/ABS انجام شد.

اندازه‌گیری اشعه با استفاده از ژنراتور اشعه ایکس کالیبره شده (مدل HF ۳۲۰) و یک منبع رادیواکتیو CS-۱۳۷ انجام شد و فوتون‌های گاما را در انرژی ۱۲۲ کیلوولت، ۳۵۶ کیلوولت و ۶۶۲ کیلوولت منتشر کرد. مجموعه آزمایشی شامل یک ردیاب ژرمانیوم با خلوص بالا است که در فاصله ثابت از نمونه‌ها قرار گرفته است تا شرایط مداوم را حفظ کند. نمونه‌هایی از ضخامت‌های مختلف برای ارزیابی چگونگی تأثیر چگالی مواد بر اثربخشی محافظتی آماده شدند.

تجزیه و تحلیل آماری و عدم اطمینان نیز به‌منظور ایجاد تغییرات در کارایی آشکارساز و فعالیت منبع انجام شد.

نتایج نشان داد که کارایی محافظت کامپوزیت‌های گرافن/ABS با انرژی اشعه مختلف، متفاوت است. در محدوده انرژی خاص، این کامپوزیت‌ها از مواد محافظ سنتی بهتر عمل می‌کنند.

ضرایب میرایی جرم و خطی محاسبه شد و نشان داد که مواد مبتنی بر گرافن، میرایی برتری را در انرژی‌های خاص فوتون ارائه می‌دهند. این مطالعه همچنین بر اهمیت ضخامت کامپوزیت تأکید کرده است، در حالی که نمونه‌های ضخیم‌تر به‌طور کلی محافظت بالاتری دارند.

این مطالعه همچنین روش‌های مختلف آزمایشگاهی را با هم مقایسه و خاطرنشان کرد که تغییرات در حساسیت آشکارساز و فعالیت منبع می‌تواند بر نتایج تأثیرگذار باشد. با وجود این اختلافات، عملکرد کلی نانوکامپوزیت‌های گرافن سازگار بود و پتانسیل آن‌ها را به‌عنوان مواد محافظ پرتوی زنده ثابت کرد.

این یافته‌ها به دانش رو به رشد در مورد مواد پیشرفته به‌منظور محافظت از تابش می‌افزاید و نشان می‌دهد که راه‌حل‌های مبتنی بر گرافن می‌توانند نقش اساسی در محافظت از اشعه داشته باشند.