本技术涉及一种具有辐射防护特性纳米复合材料及制备方法和应用,所述方法包括以下步骤:1)称取氧化石墨烯(GO),加去离子水,超声至溶解,加入N,N二甲基甲酰胺(DMF),搅拌加热,缓慢加入NbCl<subgt;5</subgt;,加热搅拌,反应≥5小时,经离心、洗涤、干燥、研磨,得到Nb<subgt;2</subgt;O<subgt;5</subgt;/GO纳米复合材料;2)取适量Nb<subgt;2</subgt;O<subgt;5</subgt;/GO纳米复合材料与乙烯‑醋酸乙烯共聚物(EVA)混匀后,150℃下熔融共混,然后压成样片,得到Nb<subgt;2</subgt;O<subgt;5</subgt;/GO/乙烯‑醋酸乙烯共聚物纳米复合材料。本发明所述纳米复合材料对X射线和γ射线具有显著屏蔽效果,同时具有重量轻、制备方法简单等优点,可用于制作辐射防护服等辐射防护用品。
背景技术
随着现代科学的发展各种高能射线广泛应用于军事、通讯、医学、日常生活等各个领域,直接导致了在世界范围内辐射剂量的的年集体有效剂量的增加。常见的高能射线包括X射线、γ射线和由中子产生的射线等。其中X射线、γ射线是辐射源在体外对人体产生的照射伤害,属于外照射。X射线的波长为0.1~1nm,具有很强的穿透力,进入人体产生电离作用,使人体产生生物效应。γ射线能量更高,具有极强的穿透本领,人体受到γ射线照射时,使内细胞发生电离作用,甚至使细胞死亡。
防辐射材料是指能够吸收或消散辐射能,对人体或仪器起保护作用的材料。传统的防辐射材料受质量重、毒性及防护性能不足等方面的影响,难以满足人们的防护需要,因此,需要不断改进并开发新的防护材料。屏蔽材料纳米化和可以多种射线的复杂环境中使用(多功能化)是防辐射材料重要的发展趋势。
铌(Nb)因其对热中子的低捕获截面、良好的化学稳定性和耐腐蚀性,以及在高温下的稳定性,在核工业中占据了重要的地位,被广泛应用于各种需要高度稳定性和安全性的核能设备和系统中。
石墨烯(Graphene)是一种二维晶体,由碳原子以sp2
杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料,其独特的结构使它具有优异的电学、力学、热学和光学等特性。石墨烯作为理想二维晶体材料,电子运动速度达到光速的1/300,电导率可达10-6
。石墨烯内部载流子迁移率可达2×10-5
cm-2
/Vs,是硅的140倍。制备金属及金属氧化物/氧化石墨烯纳米复合材料的方法大多为碱性条件下高温煅烧。
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA),是一种通用高分子聚合物,分子式是(C2
H4
)x.(C4
H6
O2
)y,它是一种无毒、无味、透明的热塑性塑料。EVA材料具有优良的弹性、柔韧性、透明性、绝缘性、低温挠曲性、耐候性、耐化学药品腐蚀性,广泛应用于电线电缆料制造、薄膜以及其它成型制品和混合料,汽车工业部件,粘合剂、涂料等。
传统防辐射材料主要含铅,受质量重、毒性及防护性能不足。
目前为止,关于EVA与金属氧化物/氧化石墨烯纳米复合材料共聚物防护材料还未见报道。
实现思路