Прочную, недорогую и экологичную керамику, защищающую от излучения, создали специалисты Уральского федерального университета с коллегами из Ирака и Саудовской Аравии. В основе нового материала — минеральные глины и отходы стекольных производств. Такую керамику можно использовать при строительстве радиационно опасных объектов или в рентгеновских кабинетах, лабораториях для защиты медицинского, научного персонала, а также специалистов на производстве, полагают исследователи. Описание новой керамики ученые опубликовали в Journal of Science: Advanced Materials and Devices.
Олег Ташлыков и образец нового защитного материала из глины и стекла.
Фото: пресс-служба УрФУ
«Мы смешали глину, привезенную из Ирака, с отходами стекольного производства и небольшим количеством борной кислоты, чтобы получить прочную недорогую керамику, способную эффективно экранировать гамма-излучение. Добавление стекла делает плитку более прочной. Такой подход позволит утилизировать отходы стекольного производства, включая их в строительные материалы при сооружении радиационно опасных объектов или рентгеновских кабинетов без использования свинца», — рассказывает ведущий научный сотрудник кафедры атомных станций и возобновляемых источников энергии УрФУ Карем Махмуд.
Напомним, радиоактивное излучение делится на три основных типа: от альфа-частиц можно защититься листом бумаги, от бета-излучения — с помощью легких металлов или оргстекла, а для экранирования гамма-излучения необходимо использовать материалы с высокой плотностью, например, свинец или вольфрам. Стоимость вольфрама очень высока, а свинец токсичен для человека и окружающей среды.
«Гамма-излучение широко распространено в здравоохранении, пищевой и аэрокосмической промышленности. Его чрезмерное воздействие может навредить здоровью человека. Сейчас гамма-излучение ослабляют или поглощают с помощью свинца, бетона, материалов на основе оксида свинца, вольфрама или олова. Эти защитные материалы не всегда удобны для использования в качестве защиты от гамма-излучения. Кроме того, они дорогие, слишком тяжелые и токсичные для человека и окружающей среды. Поэтому важно находить новые материалы, оптимизировать их состав», — отмечает доцент кафедры атомных станций и возобновляемых источников энергии УрФУ Олег Ташлыков.
В новой керамике сырье (глина, отходы стекла, борная кислота) широко доступно, а технология изготовления (измельчение, прессование при ~ 114 МПа, обжиг при 550 °C) проста. Эффективность экранирования таких материалов ниже, чем у бетонов с высоким содержанием тяжелых оксидов, поэтому керамика предпочтительнее для применения там, где нежелателен свинец или где приоритетом являются умеренное экранирование в сочетании с механической прочностью и экологичностью, добавляет Олег Ташлыков.
Над созданием новых материалов для защиты от радиоактивного излучения с разной проникающей способностью ученые УрФУ работают не первый год. Работа велась также совместно с коллегами из Египта, Иордании, Вьетнама и других стран, откуда исследователи привозили в Екатеринбург природные минералы.
Сейчас перед научным коллективом стоит несколько задач по продолжению исследований для подготовки материала к практическому внедрению: поиск оптимального состава керамики для целевых областей применения (эффективное экранирование при оптимальном соотношении массы, стоимости и механической прочности), а также испытания новых материалов при воздействии различных факторов (влага, термоциклирование, излучение).
Отметим, в состав научного коллектива вошли специалисты УрФУ, Центра исследований и инженерных разработок министерства водных ресурсов (Багдад), Колледжа наук и Медицинского колледжа Исламского университета имама Мухаммеда ибн Сауда (Эр-Рияд).
Исследования в УрФУ проводятся при поддержке Минобрнауки России в рамках Десятилетия науки и технологий.
Информация и фото предоставлены Отделом научных коммуникаций УрФУ
