소식

Jun 29, 2023

PVC/BiVO4 나노복합체의 광학 및 방사선 차폐 특성

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 10964(2023) 이 기사 인용 443 액세스 측정항목 세부정보 이 연구에서는 방사선 차폐뿐 아니라 물리적, 광학적 특성도 조사합니다.

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 10964(2023) 이 기사 인용

443 액세스

측정항목 세부정보

본 연구에서는 x%의 비스무트 바나데이트(BiVO4)(x=0, 1, 3, 6wt%)를 함유한 폴리염화비닐(PVC)의 물리적, 광학적 특성과 방사선 차폐 성능을 조사하였다. 무독성 나노필러로서 설계된 재료는 독성이 있고 밀도가 높은 기존 납을 대체할 수 있는 저렴하고 유연하며 가벼운 플라스틱입니다. XRD 패턴과 FTIR 스펙트럼은 나노복합체 필름의 성공적인 제조 및 복합체화를 보여주었습니다. 또한 BiVO4 나노필러의 입자 크기, 형태 및 원소 조성은 TEM, SEM 및 EDX 스펙트럼을 활용하여 입증되었습니다. MCNP5 시뮬레이션 코드는 4개의 PVC + x% BiVO4 나노복합체의 감마선 차폐 효과를 평가했습니다. 개발된 나노복합체의 질량 감쇠 계수 데이터는 Phy-X/PSD 소프트웨어를 사용하여 수행한 이론적 계산과 유사했습니다. 또한, 선형 감쇠 계수 시뮬레이션 외에 반값 레이어, 10분의 1 레이어, 평균 자유 경로 등 다양한 차폐 매개변수 계산의 초기 단계입니다. BiVO4 나노필러의 비율이 증가할수록 투과율은 감소하는 반면 방사선 방호 효율은 증가합니다. 또한 현재 조사에서는 PVC 매트릭스의 BiVO4 농도에 따른 두께 등가(Xeq), 유효 원자 번호(Zeff) 및 유효 전자 밀도(Neff) 값을 평가하려고 합니다. 매개변수에서 얻은 결과는 BiVO4를 PVC에 통합하는 것이 방사선 차폐 응용 분야에 잠재적으로 사용될 수 있는 지속 가능하고 무연 폴리머 나노복합체를 개발하기 위한 효과적인 전략이 될 수 있음을 나타냅니다.

폴리염화비닐(PVC)을 기반으로 한 유연한 무연 방사선 차폐 나노복합 필름은 필름 내에 방사선 차폐층을 생성하기 위해 금속 또는 금속 산화물 나노입자와 결합된 일반적으로 사용되는 폴리머입니다. 이 나노입자는 독성 없이 유사한 차폐 특성을 제공하므로 납 대신 사용됩니다. 그 결과 필름은 유연하고 가벼우며 비용 효율적입니다. 다양한 의료 시설, 원자력 에너지, 항공 우주 및 산업용 방사선 검사 응용 분야에 사용할 수 있습니다. 그러나 이러한 필름의 효과는 차폐되는 방사선의 유형과 강도에 따라 달라질 수 있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다1,2. PVC는 다른 폴리머에 비해 밀도가 높기 때문에 다양한 나노입자(NP)1,2,3,4,5,6를 통합하여 방사선 진단 에너지 범위에서 감마선 차폐용 복합 재료를 생산하는 데 적합한 선택이 될 수 있습니다.

산화비스무트 Bi2O3는 8.9g/cm3의 높은 밀도를 자랑하는 p형 반도체(원자번호 83)입니다. 이 물질은 독성이 없다는 점은 주목할 만합니다. 또한 납7과 동등한 감마선 차폐 기능을 갖는 것으로 밝혀졌습니다. El-Sharkawy 등1은 감마 방사선을 차폐하기 위한 잠재적인 솔루션으로 재활용 PVC에 Bi2O3 NP를 포함시키는 것을 보고했습니다. 또한 Maksoud et al.8은 나노금속산화물 충진재로 산화비스무트 Bi2O3와 지르콘산 바륨 페로브스카이트 BaZrO3를 도핑한 PVB(고유연성, 경량, 무연) 기반의 새로운 감마선 차폐재료를 개발하고자 했습니다.

오산화바나듐 V2O5는 마이크로전자공학, 전기화학 및 광학 장치9에 사용할 수 있는 상당한 가능성을 보여주는 물질입니다. Hou et al.10에 따르면, V2O5는 광생성 캐리어와 운동 거동을 제공하고 물질의 자외선 복사 흡수 능력을 향상시킵니다. Narayanan et al.11은 V2O5를 폴리아닐린 폴리머 매트릭스에 통합하면 폴리머 나노복합체의 유전체 성능과 전자기 차폐 기능이 향상되는 동시에 V2O5와 폴리아닐린 사이에 매우 효과적인 복합 네트워크가 개발된다고 보고했습니다.