本研究紧扣我国高端医疗装备自主创新与核技术应用发展的战略需求，针对硼中子俘获治疗（BNCT）中核心部件束流整形体（BSA）面临的刚性材料几何适配性低、难以实现轻量化设计的行业局限，将Gd₂O₃/SEBS柔性热中子屏蔽材料引入BSA装置。采用蒙特卡罗模拟方法，系统开展柔性材料在BSA中对出口束流品质影响规律的研究。为我国新一代轻量化、高适配性BNCT治疗头的自主研发提供技术参考，促进国产BNCT装备向精准化、个性化方向迈进。

本项目预期形成Gd₂O₃/SEBS柔性屏蔽材料在BNCT-BSA中的系统性集成应用方案，获得出口束流参数的优化数据。研究成果将为我国BNCT装备的轻量化、柔性化设计提供技术基础，为制定医疗辐射防护领域柔性屏蔽组件的设计与评价标准提供科学参考，促进我国在高端核医学装备领域抢占技术制高点。

本项目研究的理论和实际应用价值，目前国内外研究的现状和趋势。

硼中子俘获治疗（BNCT）是一种能够选择性杀伤肿瘤细胞的先进放疗技术，其疗效高度依赖于治疗束流的品质^[1]。束流整形体（BSA）作为BNCT装置的核心部件，承担着将初始快中子慢化为治疗所需的超热/热中子、屏蔽有害辐射并准直束流的关键任务^[2]。BSA的性能直接决定了治疗深度、肿瘤靶向性及正常组织受照剂量，是影响BNCT临床安全性与有效性的决定性因素之一。

目前，BSA的设计与优化研究主要集中在组件材料的选择、结构配置与厚度参数等方面。国际上，国际原子能机构（IAEA）已发布BNCT中子束流参数的技术导则，为BSA设计提供了标准化框架^[3]。研究普遍围绕慢化体、反射体、热中子吸收层和γ屏蔽层四大核心组件展开^[4]。慢化体材料多集中于含氢材料、金属氟化物及重水等，旨在高效地将快中子慢化至超热中子能区。反射体常用铝、铅、铋等散射截面高、吸收截面低的材料。热中子吸收层则青睐镉、硼-10、钆等具有高热中子吸收截面的元素。γ屏蔽层则普遍采用铅、钨、铋等高原子序数重金属。

尽管传统材料在屏蔽性能上各有优势，但无论是金属块体、陶瓷板材还是聚合物复合材料，现有BSA组件大多为硬质结构。这在实际应用中带来问题：（1）适配性低：难以紧密贴合BNCT治疗头内复杂的几何空间；（2）轻量化不足：重型金属组件导致装置笨重，不利于设备的模块化、移动化及在医疗场所的灵活部署。因此，开发兼具优异屏蔽性能与良好机械柔韧性的新型材料，已成为推动BSA技术向更精准、更安全、更灵活方向发展的重要前沿。

在此背景下，柔性屏蔽材料的研发成为核辐射防护领域的一个新兴热点。国内外研究者已开始探索以橡胶、热塑性弹性体等为基体，复合功能填料的柔性复合材料。本课题组前期研究已取得重要进展，研发了以苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SEBS）为基体的环保型柔性射线屏蔽材料体系。通过熔融共混技术，成功将氧化钆（Gd₂O₃）复合粉末均匀分散于柔性基体中，构建了Gd₂O₃/SEBS柔性热中子屏蔽材料。实验证实，Gd₂O₃/SEBS的中子透射率随填料含量增加呈指数衰减。微观表征表明，功能填料与基体形成了均匀的物理共混结构，有效避免了颗粒团聚。该成果为柔性屏蔽材料在BSA中的应用奠定了坚实的实验与理论基础^[5]。

本项目旨在将上述已获验证的柔性屏蔽材料体系，系统性地应用于BNCT的BSA组件设计中，开展面向临床需求的材料适配性、结构功能一体化及性能优化研究。其理论与实际应用价值显著：

理论价值：本项目将探究柔性复合屏蔽材料在BSA复杂多场（中子、光子）耦合环境下的辐射屏蔽机理，特别是填料-基体界面效应、多尺度结构对粒子输运行为的影响规律。研究柔性材料与其屏蔽性能之间的关联，丰富和发展柔性功能材料在极端辐射环境下的应用基础理论。

实际应用价值：（1）轻量化、可裁剪、可弯曲的柔性组件为BSA的紧凑型、模块化及个性化设计开辟新途径，有助于开发新一代移动式或术中BNCT装置。（2）针对现有BSA刚性材料的适配性局限，提供切实可行的材料解决方案，促进BNCT技术从大型科研装置向普及化、临床实用化方向转化。