近日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院核能安全技術(shù)研究所在金屬有機(jī)骨架(MOFs)增韌環(huán)氧樹脂中子屏蔽材料方面取得新進(jìn)展：通過氨基官能團(tuán)修飾的多孔納米MOFs(UiO-66/UiO-66-NH2)顆粒與環(huán)氧樹脂(EP)化學(xué)共混形成互穿網(wǎng)絡(luò)，合成了具有優(yōu)良屏蔽效果和綜合力學(xué)性能的復(fù)合屏蔽材料，建立了環(huán)氧樹脂復(fù)合材料微觀組織與力學(xué)行為的關(guān)系，相關(guān)成果發(fā)表在國際期刊Materials Letters上。

環(huán)氧樹脂(EP)具有抗中子輻照損傷、抗酸堿腐蝕及高強(qiáng)度等特性，在核能領(lǐng)域的輕量化中子屏蔽材料、線圈絕緣防護(hù)等方面具有重要應(yīng)用。由于環(huán)氧樹脂高分子鏈交聯(lián)密度過大，外載荷作用下難以滑動，易發(fā)生脆性斷裂。如何在確保材料高強(qiáng)度的基礎(chǔ)上增強(qiáng)其韌性并提高綜合力學(xué)性能，是環(huán)氧樹脂在先進(jìn)核能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能一體化屏蔽材料應(yīng)用的一大挑戰(zhàn)。研究人員制備出MOF/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，分析提出三種增韌機(jī)理，即多孔MOF與環(huán)氧樹脂形成互穿網(wǎng)絡(luò)，MOF中氨基與樹脂環(huán)氧基團(tuán)形成化學(xué)鍵合，以及MOF本身的納米尺寸效應(yīng)。研究結(jié)果表明，屏蔽材料的拉伸性能和硬度均得到有效提升，其服役安全性得到保障。相關(guān)研究成果為先進(jìn)核能系統(tǒng)輕量化高性能中子屏蔽材料研發(fā)提供了新途徑。

該研究工作得到國家自然科學(xué)基金、中科院百人計劃、安徽省自然科學(xué)基金等的資助。