Влияние радиации на материалы, особенно на кристаллические, включает несколько основных механизмов повреждения, которые приводят к изменениям их структуры и свойств. Вот основные из них:

Ионизация и возбуждение атомов: При взаимодействии ионизирующего излучения (например, альфа-частиц, бета-частиц, гамма-лучей) с материалом происходит ионизация атомов. Эта ионизация может приводить к образованию вакансий (пустот в кристаллической решетке), междоузлий (вкраплений атомов), а также к образованию свободных радикалов, которые могут инициировать дальнейшие химические реакции.

Вакансии и междоузельные атомы: Радиоактивное излучение приводит к образованию вакансий (пустот) в кристаллической решетке и междоузельных атомов. Эти дефекты могут накапливаться и приводить к нарушению упорядоченности кристаллической структуры, изменению механических свойств, таких как прочность и пластичность, а также к уменьшению проводимости в полупроводниках.

Энергетические потоки и скоростные волны: При поглощении радиации материалы могут нагреваться, что приводит к расширению, образованию микротрещин и другим механизмам ухудшения свойств. Высокие температуры также могут способствовать миграции дефектов в кристаллической решетке.

Изменение фазового состояния: Облучение может вызывать изменения в фазах материалов, например, переходы из одной кристаллической структуры в другую, что может значительно изменить физические свойства, такие как магнитные и электрические характеристики.

Радиационная деградация: Постоянное облучение может приводить к постепенному ухудшению свойств материалов, включая снижение прочности, увеличение хрупкости и потерю электропроводности. Это особенно важно для ядерных реакторов и других приложений, где материалы подвергаются длительному воздействию радиации.

Рекомбинация и восстановление: Некоторые дефекты, образованные в результате радиационного повреждения, могут восстанавливаться при определённых условиях (например, при нагревании), однако восстановление не всегда возможно, и это зависит от типа материала и типа радиации.

Кросс-связь полимеров: В случае полимерных материалов радиация может вызывать кросс-связь молекул, что приводит к увеличению жесткости и прочности, но может также снизить ударную вязкость и эластичность.

В результате всех этих процессов радиационное воздействие может существенно изменить механические, термические, электрические и другие свойства материалов, что важно учитывать при проектировании и использовании материалов в условиях радиационного поля.