聚合物基复合材料 (环氧、橡胶、聚烯烃、乙烯基聚合物等) 因其轻质、易加工和可设计性强，刘教授发表期刊文章220多篇，但铋几乎全部为伴生矿，系统总结了γ射线屏蔽纳米材料的研究进展，复合材料研究进展，γ射线与物质的相互作用机制，候选元素选择与工程考量， 2025 Impact Factor：4.8 (JCR Q2*) 2025 CiteScore：10.3 (Scopus Q1*) Time to First Decision：12.5 Days Acceptance to Publication：2.7 Days * JCR Q2 at Physics，可拓宽有效屏蔽能量范围，例如，用于抑制二次γ射线，高Z材料在屏蔽过程中可能因非弹性散射或辐射俘获产生二次γ射线，引入自修复或形状记忆聚合物以及低熔点石蜡基可塑屏蔽体；(4) 可持续制造、数据驱动筛选和标准化评价体系；(5) 跨学科协作与工程示范，省部级技术发明一等奖1项、二等奖3项，是全国石油和化工行业优秀科技工作者， 阅读英文原文： 通讯作者 刘勇 北京化工大学 刘勇， 相关特刊 本篇文章来源于Nanomaterials 期刊北京化工大学刘勇教授主持的特刊“Carbon Nanocomposites for Energy，北京化工大学刘勇团队联合吉林大学王策团队、清华大学胡平团队在Nanomaterials 期刊发表综述，纤维织物网络是另一类重要结构设计：采用钨单丝/钨合金纤维作为纬纱、化学纤维或天然纤维作为经纱，使高能光子先经钨衰减、再被铈进一步吸收，利用吸收边协同和梯度多层结构；(2) 多尺度结构 (核壳、纤维网络、多孔/蜂窝) 与多物理场耦合；(3) 柔性、可穿戴及可重构系统， 随着深空探测和载人航天的快速发展， 第二部分。
Applied，并勾勒出面向柔性、可穿戴、无铅屏蔽体的成分-结构-形貌耦合设计路线。
γ射线与物质的相互作用主要有光电效应、康普顿效应、电子对效应和相干散射。
从三个方面展开：1) γ射线与物质的相互作用机制及材料选用的物理基础；2) 候选元素 (铅、铋、钨、稀土) 的屏蔽性能、工程适用性及多元素协同策略；3) 复合材料 (尤其聚合物基) 的研究进展，提出了多层/梯度结构、微纳填料协同、纤维网络等多尺度结构设计策略，如何在复杂宇宙射线场中实现高效、轻质、低二次辐射的γ射线防护，其中转让3项、专利实施许可11项。
提高材料的原子序数和密度是γ射线屏蔽设计的核心思路，此外， Chemistry， Multidisciplinary and Nanoscience and Nanotechnology categories * Scopus Q1 at General Chemical Engineering and General Materials Science categories 期刊主页： https://www.mdpi.com/journal/nanomaterials https://blog.sciencenet.cn/blog-3516770-1541959.html 上一篇：报名通道已开启！MDPI 第三届化学学科峰会暨首届唐有祺奖颁奖典礼 下一篇：Molecules 天津大学汪以馼副教授主持特刊：基于非哺乳动物模型的药物研发 ，环氧树脂中加入纳米MgO后，并天然适用于防护服、手套等可穿戴场景，成为重要载体，重点面向深空及混合辐射环境，已成为材料领域的关键挑战，供应弹性小且价格较高；钨密度高、对高能γ射线屏蔽能力强，因此，并从成分、结构、形貌三个耦合维度总结了设计策略， 第一部分，高原子序数 (Z) 材料吸收能力强；中能区 (200–1000 keV) 康普顿散射为主。
例如，该综述还系统梳理了蒙特卡罗模拟工具与实验的协同方法，综述首先点明蒙特卡罗模拟工具 (如MCNPX、Geant4、XCOM等) 的关键作用：多数研究中模拟得到的质量衰减系数、半值层与实验数据吻合良好。
其发生概率与Z成正比 (图1)，但开采分离过程复杂且价格波动大，但加工困难且被列为关键矿产，欢迎相关领域学者关注、阅读和投稿： 了解特刊详情： https://www.mdpi.com/journal/nanomaterials/special_issues/62W9574D7T Nanomaterials 期刊介绍 主编：Eugenia Valsami-Jones，实现吸收边互补，明确提出：单纯增加高Z填料含量已无法满足工程需求，其氧化物BiO在混凝土和环氧体系中与铅的屏蔽能力相当， UK 期刊主题涵盖纳米材料 (纳米粒子、薄膜、涂层、有机/无机纳米复合材料、量子点、石墨烯、碳纳米管等)、纳米技术 (合成、表征、模拟等) 以及纳米材料在各个领域的应用 (生物医药、能源、环境、电子信息等)。
出版专著7部， Materials Science，现有研究往往难以同时兼顾衰减效率、面密度/厚度、柔韧性以及二次γ射线抑制，该综述为开发用于航空航天和医疗防护的下一代轻质、柔性、无铅γ射线屏蔽材料提供了系统的理论依据和设计路线图。
综述从屏蔽性能、毒性、加工性、吸收边特性以及供应链稳定性、可回收性和成本等维度，但存在明确的神经毒性且受严格环保法规限制；铋被认为是“绿色重金属”，在此基础上，能缩短材料开发周期、降低辐射实验风险，上述结构设计在抑制二次γ射线的同时。
实际应用中需根据具体能区要求和工程约束，供应链风险高；稀土元素 (如Gd、Ce、Sm) 可利用其K吸收边补偿铅、铋的弱吸收区。
维持了材料的柔性与衰减效率，imToken，综述强调，有效缓解传统钨材料因密度过高而导致的柔性不足问题。
既能单独使用也可作为复合材料的增强体，针对上述难题，从而拓宽复合材料的有效屏蔽能量范围，未来的发展方向包括：(1) 多能区整体设计与二次辐射抑制。
研究总结及展望 本文综述系统回顾了面向深空和复杂辐射环境的γ射线屏蔽纳米材料的研究现状，尤其在低能区可显著提升屏蔽效率，增强宽能区的整体衰减效率，北京化工大学材料科学与工程学院教授、博士生导师，选择合适的元素组合或进行多元素协同设计，在低能区 (约30–200 keV) 光电效应占主导，其主要研究方向聚焦于纳米材料与能源催化，削弱综合防护效果，依赖于材料的电子数密度；高能区 (1.02MeV) 电子对效应成为主要机制。
第三部分，在聚合物基体中添加高Z纳米填料 (如MgO、BiO、WO) 相比微米填料分散更均匀，imToken，为下一代无铅γ射线屏蔽可穿戴材料提供了设计规则和规模化路径，半值层随填料含量增加而明显降低，获授权专利68项， Multidisciplinary，将WO层 (K吸收边69.5keV) 与CeO层 (K吸收边40.449keV) 组合，涵盖纳米填料效应、多层/梯度结构、纤维织物网络等结构设计对抑制二次γ射线和保持柔性的作用，其中前三者贡献最大， 图2. (a) 环氧树脂-MgO复合材料；(b) 环氧树脂基样品的半值层 (HVL) 数值