8月24日消息，澳大利亚新南威尔士大学（UNSW）研究团队在期刊Materials Today Advances预印本中报告，他们对约9200万种成分复杂材料（CCM）进行了中子输运性能计算筛选，系统回答了"元素混合如何影响中子屏蔽"这一悬而未决的问题，为核聚变与裂变系统的屏蔽材料设计开辟了新路径。

成分复杂材料含三种以上主元、常为近等原子比，此前研究多聚焦其晶格畸变、迟滞扩散与熵稳定化等效应，对中子输运行为的影响几乎空白。研究核心是检验"中子鸡尾酒效应"（neutronic cocktail effects）是否存在——即混合材料的中心衰减行为偏离各元素单独贡献之和的现象。团队以保护球形托卡马克中心柱内的YBa2Cu3O7（YBCO）高温超导材料为应用场景，使用自主开发的材料性能指数M，在62种非放射性金属元素、至多五元等原子比组合构成的海量成分空间中完成筛选，同时纳入含选定非金属元素的高熵陶瓷。

研究发现两类鸡尾酒效应机制：其一，当元素的中子散射与吸收特性互补时——一种元素强散射弱吸收、另一种强吸收弱散射——组合后的屏蔽性能可超过同元素分层堆叠；其二，密度鸡尾酒效应：混合物的实际原子密度偏离简单的混合物法则估算，进而改变衰减性能。筛选结果显示，铍、铼、锇、铱是最强单质屏蔽候选，但成本与供应限制使替代材料开发具有现实意义；在少数案例中，混合物性能甚至超过其最强单组分，不过大多数混合物性能仍低于对应纯金属。对所考察的聚变中子谱，高熵陶瓷总体优于高熵合金，归因于更高的原子堆积密度。

该工作首次将成分空间探索与中子输运设计系统连接，为聚变堆第一壁、屏蔽结构等强中子通量部件的材料选择提供了可计算的设计基础，也展示了数据驱动筛选在核材料领域的工程价值。 （来源：AZoM）