阿德萊德大學(xué)，皇家阿德萊德醫(yī)院和澳大利亞格里菲斯大學(xué)的研究人員與巴西坎皮納斯大學(xué)的同事一起，提出了無(wú)鉛X射線屏蔽材料的新概念[Nine等人，今日應(yīng)用材料29（2022）101566，https://doi.org/10.1016/j.apmt.2022.101566]。

電離輻射源廣泛用于醫(yī)學(xué)成像和治療、機(jī)場(chǎng)安全、工程以及核工業(yè)和航天工業(yè)，但需要保護(hù)來(lái)減輕對(duì)健康的不利影響。經(jīng)常暴露于電離輻射的人員和患者通常求助于鉛（Pb）圍裙，這些圍裙雖然提供保護(hù)，但重量較重，不靈活，有毒且耐用性有限。因此，人們對(duì)提供有效輻射防護(hù)的鉛替代品非常感興趣，并且已經(jīng)研究了許多潛在的候選材料。

現(xiàn)在，由Dusan Losic領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種基于二維材料鉍烯層壓結(jié)構(gòu)的新型保護(hù)材料，作為傳統(tǒng)的無(wú)鉛混合和混合復(fù)合材料的替代品。

“[我們的]工作解決了傳統(tǒng)輻射屏蔽復(fù)合材料中的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，例如團(tuán)聚，屏蔽顆粒的隨機(jī)分布，大顆粒間間隙，低密度，微裂紋等，這些問(wèn)題可能導(dǎo)致較差的X射線衰減，”該研究的第一作者M(jìn)d J. Nine解釋說(shuō)。

塊狀銻的去角質(zhì)產(chǎn)生結(jié)晶的單層銻烯納米片，這些銻烯自組裝成致密的薄膜，棉層上的顆粒間間隙最小，這些薄膜夾在彈性體（PDMS）中以形成柔性屏蔽材料。

“基于釧烯的層壓結(jié)構(gòu)顯示出有效的X射線衰減，與其作為復(fù)合材料的傳統(tǒng)形式相比，其增強(qiáng)了45%，盡管具有相同的成分，”Nine指出。

研究人員認(rèn)為，層壓二維材料為X射線輻射屏蔽提供了一個(gè)新概念，其獨(dú)特的納米層結(jié)構(gòu)在層及其界面之間散射和反射光子。與相同成分的傳統(tǒng)復(fù)合材料相比，分層二維材料提供了更好的屏蔽，并避免了微裂化和不靈活性等問(wèn)題。

“應(yīng)用包括我們需要保護(hù)電離輻射的領(lǐng)域，例如醫(yī)學(xué)成像，放射治療，機(jī)場(chǎng)安全，核燃料成像，結(jié)構(gòu)故障診斷，國(guó)防和航天工業(yè)，”Nine說(shuō)。

此外，該方法還有助于包含不同的二維材料，如MoS₂和MXenes，以創(chuàng)建多層三明治結(jié)構(gòu)，這可以有效地衰減寬帶電離輻射。研究人員現(xiàn)在計(jì)劃制造輕質(zhì)原型防護(hù)服，并探索高能伽馬輻射的方法。

這項(xiàng)研究得到了ARC石墨烯支持產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型研究中心的支持，由澳大利亞研究委員會(huì)資助。