废大理石变身高性能辐射屏蔽材料，纳米CdO/Al₂O₃复合材料表现卓越

随着核能、医疗影像、太空探索等领域的快速发展，辐射防护材料的研发成为全球科研热点。传统铅材料虽防护效果好，但存在毒性高、机械性能差等问题。近日，一项由埃及亚历山大大学与原子能机构联合团队完成的研究，提出了一种基于水泥+废大理石+纳米CdO/Al₂O₃的新型复合材料，不仅在伽马射线和中子屏蔽方面表现优异，还具备环保、低成本、高机械强度的多重优势。

1. 材料设计：废大理石+纳米CdO/Al₂O₃

研究团队利用废弃大理石粉末作为骨料，与水泥混合，并掺入微米与纳米级CdO(氧化镉)和Al₂O₃(氧化铝)，制备出七种不同配比的复合材料。纳米颗粒的加入显著提升了材料的致密性与均匀性，从而增强了辐射屏蔽能力。

2. 屏蔽性能全面提升

实验结果显示：

纳米复合材料的线性衰减系数(LAC) 和质量衰减系数(MAC) 均高于微米材料;

半值层(HVL)、十分之一值层(TVL) 和平均自由程(MFP) 显著降低，说明屏蔽效果更优;

在能量范围为59.5 keV 至 1.33 MeV的伽马射线测试中，CM-N3样品(纳米CdO/Al₂O₃含量最高) 表现最佳。

3. FLUKA模拟验证

研究使用FLUKA蒙特卡洛模拟代码，对材料在光子(0.1 keV–100 MeV)和中子(热中子至20 MeV) 范围内的屏蔽性能进行模拟。结果显示：

复合材料在中子屏蔽方面接近石蜡的效果;

CM-M3样品在快中子屏蔽中表现最优，适用于反应堆建筑防护。

科学价值与创新点

环保与可持续：利用工业废料(大理石粉尘)，降低环境负担;

纳米效应显著：纳米颗粒因比表面积大、分布均匀，提升了屏蔽效率;

双效防护：同时具备伽马射线与中子屏蔽能力，适用于核电站、医疗放射科室等多场景;

机械性能优良：纳米复合材料在抗压强度方面优于微米材料，具备实际工程应用潜力。