作者保罗·莱恩，桑迪亚国家实验室 桑迪亚国家实验室的材料科学家尼克·迈伦贝克研究了用于探测放射性物质的发光塑料
信用:劳埃德·威尔逊 桑迪亚国家实验室的研究人员已经确定了辐射探测塑料配方的一个直接改变
这一变化防止了“雾化”，从而缩短了用于探测从美国过境的核材料的塑料的寿命
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国土安全部的辐射探测器
这一变化也很好地适应了现有的塑料制造工艺，因此制造商能够快速扩大生产规模，制造出能够取代雾状探测器的大型片材
这些辐射探测器是聚乙烯甲苯(PVT)塑料板，2英寸厚，6到8英尺高，部署在入境口岸的车道上
塑料中的检测成分是一种荧光分子，当辐射照射到材料上时会发光
安装在薄片顶部的集光器收集发光分子发出的光；它们记录的光量反映了撞击材料的辐射量和能量、来自荧光分子的光粒子数量以及光通过塑料的传输效率
“对于可靠的辐射测量，最重要的是这种材料是光学透明的，并保持这种状态几十年，”桑迪亚材料科学家尼克·迈伦贝克说
然而，使用PVT的分析人员注意到，在塑料投入使用几年后，塑料的辐射检测性能开始下降
通过肉眼，他们看到了材料内部形成的雾滴
这些液滴散射发光分子发出的光，阻止一些光到达探测器，随着时间的推移降低探测器的灵敏度
显微镜揭示雾的来源 为了弄清楚如何防止这种起雾，桑迪亚研究人员与劳伦斯利弗莫尔、西北太平洋和橡树岭国家实验室的同事们合作，首先需要知道雾是如何形成的
他们怀疑它出现在物质中，就像它出现在空气中一样——由于空气温度整夜下降，水凝结了
研究人员将探测辐射的PVT塑料的小样本放在一个潮湿的房间里，让温度从暖到冷循环，以模拟白天和晚上的温度
样品只吸收了大约0
03%的水，但是在冷却循环过程中，研究人员看到雾一样的水滴出现在材料中
然而，当他们在光学显微镜下检查这种材料时，他们意识到这些水滴是塑料中的微小缺陷，是由从空气中吸收的冷凝水造成的
他们最终意识到缺陷分两个阶段形成
在最初的几个冷热循环中，加热或干燥塑料后，雾状缺陷似乎是完全可逆的
然而，如果水留在塑料中，并且材料经历了足够的温度循环，缺陷就会增长并变成永久性的
迈伦贝克指出，这两种缺陷都会对塑料闪烁体的性能产生不利影响
防雾配方便于制造商大规模生产 一旦研究人员知道了雾是如何形成的，他们假设他们可以在塑料中添加一种化学成分，以防止水在内部形成缺陷
桑迪亚和劳伦斯·利弗莫尔的材料科学家分享了国土安全部对抗大规模杀伤性武器办公室的资金，他们用各种添加剂进行实验，通过添加剂的氢键来稳定水
在Sandia，Myllenbeck和他的同事从目前的PVT配方开始，并添加了一种成分:一种商业上可获得的添加剂，可以与水和塑料基质良好地相互作用
当他们在加速的温度和湿度条件下测试这种新材料时，研究人员在几十次循环后没有看到任何起雾的迹象
相比之下，标准塑料在一次循环后会严重起雾
迈伦贝克怀疑塑料内部的水附着在添加剂上，而不是其他水分子上，这阻止了液滴的形成，从而防止了光散射缺陷
“这一成分变化对制造商来说是一个巨大的优势，”他说
“他们只需在现有配方中添加少量这种化合物，稍加工艺修改，就能生产出与现有塑料性能相同的防结块材料
" 作为可扩展性的证明，一家PVT制造商与multilab团队合作，用新配方生产了许多2/3比例的零件，这是之前multi lab团队未能实现的特性
他们计划在接下来的几个月里制造出适合野外部署的全尺寸面板，迈伦贝克补充道
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