基于纳米功能元素协调分布的环氧树脂基辐射防护材料研究

发布时间：2017-04-07 13:16

  本文关键词：基于纳米功能元素协调分布的环氧树脂基辐射防护材料研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：辐射防护材料是降低核辐射危害，保障工作人员及公众健康的关键，具有重要的研究价值和迫切的社会需要求。本文从辐射防护材料的研究现状和需求出发，主要围绕纳米功能粒子改性环氧树脂基辐射防护材料开展研究工作。首先对辐射防护功能粒子进行模拟筛选和优化设计，然后制备了多种微纳米功能粒子/环氧树脂辐射防护材料，重点研究了功能粒子尺寸、分布、配比等对复合材料辐射防护性能的影响规律，并对其机理进行了初步分析。 主要研究工作和结果如下： （1）采用WinXCom软件对CeO2、Sm2O3、Er2O3、Gd2O3、WO3、Bi2O3等功能粒子的辐射防护性能进行理论模拟计算，重点考察了上述功能元素的边界吸收特性。基于模拟计算结果，对辐射防护功能元素进行初步筛选与优化组合，为接下来辐射防护材料的制备提供参考。 （2）制备了纳米CeO2/环氧树脂、微米CeO2/环氧树脂、纳米Er2O3/环氧树脂、微米Er2O3/环氧树脂复合材料，对其微观结构、力学性能和辐射防护性能进行了测试分析。结果表明，纳米功能粒子在环氧树脂中均匀分布；纳米功能粒子/环氧树脂复合材料的力学性能要优于微米功能粒子/环氧树脂复合材料；纳米CeO2/环氧树脂和纳米Er2O3/环氧树脂复合材料的辐射防护性能要优于微米功能粒子改性环氧树脂基复合材料，在射线能量比较低时更加明显。 （3）制备了不同配比的纳米Bi2O3、Er2O3、CeO2功能粒子改性环氧树脂基复合材料，研究了功能粒子配比对复合材料辐射防护性能的影响。结果表明，，复合材料中纳米Bi2O3含量较高时对高能量射线的防护效果较好，纳米Er2O3含量较高时对低能射线防护效果好。功能元素协调配比的纳米CeO2/Er2O3/Bi2O3/环氧树脂材料具备较优异的均衡辐射防护性能。 （4）制备了具有不同结构和功能粒子分布的纳米Er2O3/环氧树脂及纳米Er2O3/Bi2O3/环氧树脂多层材料。测试结果表明，具有不同结构和功能粒子分布的纳米Er2O3/环氧树脂多层材料的辐射防护性能基本无差别。具有不同功能粒子分布的纳米Er2O3/Bi2O3/环氧树脂多层材料在某个能量区间内的辐射防护表现出差异性。
【关键词】：辐射防护 环氧树脂 复合材料 功能元素 协调配比
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM215.1;TL7
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• 目录6-8
• 图表清单8-10
• 第一章 绪论10-26
• 1.1 引言10
• 1.2 辐射防护材料概述10-14
• 1.2.1 辐射防护材料的应用领域及前景10-11
• 1.2.2 辐射防护材料的分类11-12
• 1.2.3 辐射防护材料研究的进展及发展趋势12-14
• 1.3 电离辐射与物质的相互作用14-20
• 1.3.1 光子与物质的相互作用过程14-18
• 1.3.2 电子与物质的相互作用过程18-19
• 1.3.3 重带电粒子与物质的相互作用过程19
• 1.3.4 中子与物质的相互作用过程19-20
• 1.4 射线在物质中的衰减规律20-22
• 1.4.1 γ射线在物质中的衰减规律20-21
• 1.4.2 衰减系数21-22
• 1.5 辐射防护材料的设计22-25
• 1.5.1 影响材料辐射防护效果的主要因素22-24
• 1.5.2 辐射防护材料的设计原则24-25
• 1.6 本文选题依据与主要研究工作25-26
• 第二章 辐射防护功能元素的优化筛选与设计26-37
• 2.1 引言26
• 2.2 功能粒子辐射防护性能模拟计算26-30
• 2.3 辐射防护功能元素的筛选与优化组合30-33
• 2.4 协调配比的功能粒子改性环氧树脂材料的辐射防护性能模拟33-35
• 2.5 小结35-37
• 第三章 辐射防护材料的制备与性能测试37-42
• 3.1 试剂与材料37
• 3.2 实验仪器与设备37
• 3.3 辐射防护材料制备方法及步骤37-40
• 3.3.1 微纳米功能粒子/环氧树脂辐射防护材料制备37-38
• 3.3.2 功能粒子协调配比的环氧树脂基辐射防护材料制备38-39
• 3.3.3 功能粒子改性环氧树脂基多层辐射防护材料制备39-40
• 3.4 性能测试40-42
• 3.4.1 微观形貌结构表征40
• 3.4.2 常规力学性能测试40-41
• 3.4.3 辐射防护性能测试41-42
• 第四章 实验结果分析与讨论42-59
• 4.1 功能粒子尺寸对材料辐射防护性能的影响及规律42-49
• 4.1.1 辐射防护功能粒子微观形貌42
• 4.1.2 微纳米功能粒子/环氧树脂材料的微观形貌42-43
• 4.1.3 微纳米功能粒子/环氧树脂材料的力学性能43-44
• 4.1.4 微纳米功能粒子/环氧树脂材料的辐射防护性能44-49
• 4.1.5 结果讨论与机理分析49
• 4.2 功能粒子协同配比对材料辐射防护性能的影响及规律49-53
• 4.2.1 多种协同配比功能粒子改性环氧树脂的辐射防护性能49-53
• 4.2.2 结果讨论与机理分析53
• 4.3 功能粒子分布（层）对材料辐射防护性能的影响及规律53-59
• 4.3.1 功能粒子改性环氧树脂基多层辐射防护材料的力学性能53-54
• 4.3.2 功能粒子改性环氧树脂基多层复合材料的辐射防护性能54-58
• 4.3.3 结果讨论与机理分析58-59
• 第五章 总结与展望59-61
• 5.1 总结59
• 5.2 展望59-61
• 参考文献61-64
• 致谢64-65
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文65

【参考文献】

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  本文关键词：基于纳米功能元素协调分布的环氧树脂基辐射防护材料研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：290527