纳米Y2O3/环氧树脂复合材料辐射防护性能及正电子寿命研究

摘要：

传统的屏蔽X/γ射线材料一般为铅或含铅材料,存在有毒、质量重、不易成型、价格较高等缺点,而高分子复合材料被认为是未来能够有效防护核辐射的新型材料.环氧树脂(Epoxy Resin,EP)作为基材具有诸多优点,如耐腐蚀、力学性能好、耐磨性强、绝缘性优良及耐辐照性较强等,稀土材料对20～88 keV能区的X/γ射线有比较好的屏蔽效果,能够弥补铅的弱吸收区,同时可规避铅的毒性.为验证纳米稀土三氧化二钇/环氧树脂(Y2O3/EP)复合材料对X/γ射线的屏蔽性能,首先采用Y2O3填充到环氧树脂中制备了不同氧化钇含量的Y2O3/EP复合材料.然后利用正电子寿命谱、X射线衍射、扫描电镜研究了材料的微观结构,用热重分析仪及差示扫描量热仪测试了材料的热稳定性,用维氏硬度计及万能拉力机测试了材料的机械性能.最后利用蒙特卡罗程序对样品的辐射防护性能进行了模拟计算.研究结果表明:Y2O3填充到环氧树脂中可提升复合材料的热稳定性、硬度及杨氏模量,但明显降低了抗拉强度和断裂伸长率,建议Y2O3含量质量百分数不超过40％.在X/γ射线能量20～1332 keV范围内,材料相同厚度时,40％Y2O3/EP复合材料的屏蔽效果为纯铅的2％～10％,相同质量时,40％Y2O3/EP复合材料的屏蔽效果为纯铅的15％～66％.虽然Y2O3/EP复合材料屏蔽效果较纯铅的差,但在X/γ射线低能区可满足屏蔽要求,具备替代铅或含铅材料作为辐射屏蔽材料的能力.

关键词：辐射防护、复合材料、屏蔽、稀土材料

所属期刊栏目：45

分类号：TL77(辐射防护)

资助基金：湖北省大学生创新训练项目;湖北科技学院基金;湖北科技学院博士启动基金

在线出版日期：2022-06-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：33-42