據(jù)美國密歇根大學(xué)官網(wǎng)近日報道，該校研究人員發(fā)現(xiàn)，由三種以上金屬元素按相同濃度組成的金屬合金，抗輻射能力比純金屬高100倍。這一發(fā)現(xiàn)將給核能、航空等急需耐高溫抗輻射材料的產(chǎn)業(yè)帶來革命性變化。

核反應(yīng)裝置長期面臨的一大難題是：其金屬外殼暴露在高溫輻射環(huán)境下很容易膨脹變形，有時尺寸甚至?xí)蛎浺槐丁＝饘僦詴谳椛洵h(huán)境下膨脹，是由于輻射粒子進入金屬后，每個粒子會快速“撞”走金屬原子留下空穴。輻射粒子在晶體內(nèi)快速穿梭，而空穴移動較慢，大量空穴逐漸合并后尺寸越來越大。為阻止這些空穴和膨脹形成，大多數(shù)相關(guān)研究集中在金屬內(nèi)創(chuàng)建微結(jié)構(gòu)或納米結(jié)構(gòu)，以此來吸附空穴保持材料尺寸。

但密歇根大學(xué)核工程和放射科學(xué)教授王路敏(音譯)率領(lǐng)團隊另辟蹊徑。他們請美國橡樹嶺國家實驗室提供各種金屬含量大致相同的鎳鈷鐵和鎳鈷鐵鉻鎂兩種合金，并將其暴露在能造成二級傷害的輻射環(huán)境和500℃高溫下。“我們首次發(fā)現(xiàn)，合金內(nèi)不同金屬會相互干預(yù)。”王路敏說，“這類合金能在高溫下變軟、低溫下變硬，是一類完美的耐輻射材料。”通過用透射電子顯微鏡分析，他們發(fā)現(xiàn)，這些合金的抗輻射能力比純鎳金屬提高了100倍。

王路敏團隊還與同事高飛合作，用計算機對合金進行原子水平的模擬研究，找到了這些合金耐輻射的原因：合金內(nèi)不同大小的原子會相互碰撞，輻射粒子因此不能快速行進，與空穴很容易相遇并填補空穴，使得空穴不能聚合成更大尺寸。

發(fā)表在《自然·通訊》雜志上的這一最新研究，將幫助科學(xué)家們研發(fā)出更多的耐輻射合金材料，設(shè)計出更安全耐用的核反應(yīng)堆和太空設(shè)備。