從裝載精油的納米復(fù)合材料制成的活性食品包裝，到輻射接枝法制造的超級吸水劑聚合物，經(jīng)輻射加工的先進(jìn)材料在減少食物浪費(fèi)、提高農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益、改善醫(yī)療保健等方面發(fā)揮著越來越重要的作用。

除了重量輕和易于制造之外，利用核技術(shù)改性的先進(jìn)材料還具有更強(qiáng)的性能和耐久性。包括加速器在內(nèi)的輻射技術(shù)通過許多應(yīng)用使自身地位變得更加重要，并為可持續(xù)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

先進(jìn)材料用途

為了創(chuàng)造先進(jìn)材料或改善高性能材料生產(chǎn)，一些輻射輔助工藝現(xiàn)已成熟，并在工業(yè)中實(shí)施。例如，經(jīng)輻射處理的塑料或橡膠的適用性增加，能夠生產(chǎn)各種材料，如用于建筑物中循環(huán)水和加熱液體的耐熱、耐壓塑料管。

“用輻射生產(chǎn)的高性能材料無處不在?！痹幽軝C(jī)構(gòu)放射性同位素產(chǎn)品和輻射技術(shù)處處長Celina Horak說，“它們在日常物品中處處可見，這些物品更堅(jiān)固、更安全。其中一些材料甚至用于提高人們生活方式的可持續(xù)性?！?/p>

輻射處理還用于無溶劑油漆、油墨和涂料的干燥或硬化，以及改善生物基材料和可生物降解包裝材料的強(qiáng)度、耐溫性和防滲性。加入了由原位法制作的納米銀顆粒的多孔陶瓷現(xiàn)在用于各國農(nóng)村社區(qū)的水凈化。

先進(jìn)材料有益于應(yīng)對氣候變化 問題

在應(yīng)對氣候變化的同時(shí)滿足日益增長的能源需求，需要進(jìn)一步發(fā)展可再生能源的生產(chǎn)、貯存和回收。法國香檳-阿登大區(qū)蘭斯大學(xué)教授Xavier Coqueret說：“輻射技術(shù)非常適用于為燃料電池技術(shù)制造特定專用膜和塊體復(fù)合材料，提高了可再生能源生產(chǎn)效率?！彼f，輻射預(yù)處理可用于改善木質(zhì)纖維素的生物量或通過先進(jìn)光伏技術(shù)轉(zhuǎn)換太陽光能的效率。

為了解決另一個(gè)環(huán)境問題，即全球塑料垃圾負(fù)擔(dān)，Coqueret說，在設(shè)計(jì)先進(jìn)塑料和復(fù)合材料產(chǎn)品時(shí)，需要使用輻射技術(shù)的有效回收方法，如果使用傳統(tǒng)方法則無法重復(fù)利用。

輻射對先進(jìn)材料的影響

堅(jiān)固、有韌性和耐用的材料在一般工業(yè)中至關(guān)重要，在核工業(yè)中尤其重要，因?yàn)榉磻?yīng)堆的安全和燃料循環(huán)運(yùn)行的可行性取決于所使用的材料。對于核反應(yīng)堆中的材料來說，兩個(gè)最大的挑戰(zhàn)是熱（通過冷卻系統(tǒng)解決）和輻射。

“核反應(yīng)堆內(nèi)的結(jié)構(gòu)材料易受到快中子的破壞，快中子將原子擊出位置，并產(chǎn)生氣體形式的氫或氦。這最終會(huì)導(dǎo)致膨脹，產(chǎn)生空隙，以及其他各種結(jié)構(gòu)和機(jī)械變化，從而限制其最終使用壽命?！痹幽軝C(jī)構(gòu)核物理學(xué)家Ian Swainson說，“因此，對材料進(jìn)行輻射測試至關(guān)重要，而加速器可有助于更廣泛地進(jìn)行測試。”

帶電粒子在穿過材料過程中會(huì)失去大部分能量，造成重大但局部的損害。出于這個(gè)原因，研究人員計(jì)劃使用離子束加速器產(chǎn)生的帶電粒子測試未來核反應(yīng)堆的候選材料。

Swainson說：“用加速器測試材料比使用反應(yīng)堆測試更快?！彼忉屨f，用加速器一天就能完成的工作，用高通量測試反應(yīng)堆需要一年時(shí)間。通常情況下，樣品不會(huì)產(chǎn)生放射性，而且受損區(qū)域可以被仔細(xì)切片，并用顯微鏡技術(shù)檢查。

2016年，Swainson協(xié)助組織了一個(gè)長達(dá)五年的原子能機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)研究項(xiàng)目，將相同材料的樣品配送到多個(gè)加速器設(shè)施，在相同的條件下進(jìn)行輻照，并在俄羅斯聯(lián)邦的BOR-60研究快堆進(jìn)行比較。輻照后的分析將有助于提高加速器設(shè)施之間的現(xiàn)場可重復(fù)性，并闡明加速器如何篩除性能不佳的材料。

2022年8 月， 原子能機(jī)構(gòu)將舉行“第二屆國際輻射科學(xué)與技術(shù)應(yīng)用會(huì)議”（ICARST-2022），探討這些問題，聚焦核技術(shù)應(yīng)用和電離輻射發(fā)展。除其他議題外，會(huì)議將重點(diǎn)關(guān)注先進(jìn)材料特定領(lǐng)域的進(jìn)展和當(dāng)前的技術(shù)或經(jīng)濟(jì)限制，并將幫助總結(jié)成熟的輻射工藝在改善材料性能方面的成果。