La investigación de la Universidad Estatal de Carolina del Norte muestra que las espumas de metal compuesto livianas son efectivas para bloquear los rayos X, los rayos gamma y la radiación de neutrones, y son capaces de absorber la energía de las colisiones de alto impacto. El hallazgo significa que las espumas de metal son prometedoras para su usoen seguridad nuclear, exploración espacial y aplicaciones de tecnología médica.
"Este trabajo significa que hay una oportunidad de usar espuma de metal compuesto para desarrollar sistemas más seguros para transportar desechos nucleares, diseños más eficientes para naves espaciales y estructuras nucleares, y un nuevo blindaje para usar en escáneres CT", dice Afsaneh Rabiei, profesor de mecánicae ingeniería aeroespacial en NC State y autor correspondiente de un documento sobre el trabajo.
Rabiei desarrolló por primera vez la espuma de metal fuerte y liviana para su uso en aplicaciones militares y de transporte. Pero quería determinar si la espuma podría usarse para aplicaciones de exploración nuclear o espacial: ¿podría proporcionar soporte estructural, proteger contra altos impactos y proporcionarblindaje contra diversas formas de radiación?
Con ese fin, ella y sus colegas realizaron múltiples pruebas para ver qué tan efectivo era para bloquear los rayos X, los rayos gamma y la radiación de neutrones. Luego comparó el rendimiento del material con el rendimiento de los materiales a granel que se utilizan actualmente en aplicaciones de blindajeLa comparación se realizó utilizando muestras de la misma densidad "areal", lo que significa que cada muestra tenía el mismo peso, pero variaba en volumen.
La espuma de metal compuesto más efectiva contra las tres formas de radiación se llama "acero de acero de alta Z" y estaba compuesta en gran parte de acero inoxidable, pero incorporaba una pequeña cantidad de tungsteno. Sin embargo, la estructura de la alta Zla espuma se modificó para que la espuma compuesta que incluía tungsteno no fuera más densa que la espuma metálica hecha completamente de acero inoxidable.
Los investigadores probaron el rendimiento de protección contra varios tipos de radiación de rayos gamma. Diferentes materiales fuente producen rayos gamma con diferentes energías. Por ejemplo, el cesio y el cobalto emiten rayos gamma de mayor energía, mientras que el bario y el americio emiten rayos gamma de baja energía.
Los investigadores descubrieron que la espuma de alta Z era comparable a los materiales a granel al bloquear los rayos gamma de alta energía, pero era mucho mejor que los materiales a granel, incluso el acero a granel, al bloquear los rayos gamma de baja energía.
Del mismo modo, la espuma alta en Z superó a otros materiales al bloquear la radiación de neutrones.
La espuma de alta Z funcionó mejor que la mayoría de los materiales en el bloqueo de rayos X, pero no fue tan efectiva como el plomo.
"Sin embargo, estamos trabajando para modificar la composición de la espuma metálica para que sea aún más efectiva que el plomo para bloquear los rayos X, y nuestros primeros resultados son prometedores", dice Rabiei. "Y nuestras espumas tienen la ventaja de serno tóxicos, lo que significa que son más fáciles de fabricar y reciclar. Además, las extraordinarias propiedades mecánicas y térmicas de las espumas metálicas compuestas, y sus capacidades de absorción de energía, hacen que el material sea un buen candidato para diversas aplicaciones estructurales nucleares ".
El artículo, "Eficiencia de atenuación de rayos X y comparación con rayos gamma y neutrones en espumas metálicas compuestas", se publica en Física y química de la radiación . El autor principal es Shuo Chen, un recién graduado de doctorado en NC State. El documento fue escrito en colaboración con Mohamed Bourham, profesor de ingeniería nuclear en NC State. El trabajo fue apoyado por la Oficina de Energía Nuclear del DOE bajoNúmero de subvención del Programa de la Universidad de Energía Nuclear CFP-11-1643.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Carolina del Norte . Original escrito por Afsaneh Rabiei. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :