采用乳液共混和原位还原法制备了天然橡胶(NR)/还原氧化石墨烯(RGO)纳米复合材料,研究了γ射线辐照对复合材料力学性能和热稳定性的影响.研究结果表明,RGO以少数几层堆叠片层结构均匀分散于NR基体中.RGO的加入可显著提高NR的力学性能和热稳定性,加入质量分数为0.6%的RGO可使材料拉伸强度由(22±1.4)MPa提升至(25±1.1)MPa,质量损失50%对应的温度(T50)升高6.4℃.经200 k Gy的γ射线辐射后,纯NR的拉伸强度和T50分别下降了75%和4.5℃,而NR/RGO-0.6%复合体系仅分别下降了56%和1.2℃.揭示了RGO提高材料耐辐射性能的机理,由于RGO可捕捉猝灭因辐射产生的自由基,从而减弱了辐射老化降解和交联反应的发生.
采用弯曲性能测试,动态热机械分析和X射线光电子能谱分析研究了γ辐照对环氧树脂性能的影响,并分析了辐照损伤机理。结果表明:辐照会使得环氧树脂中键能较弱的C-N和C-O断裂,断裂形成的自由基再重组生成新C-C键,从而发生进一步交联。低剂量辐照下,材料的弯曲强度增大了5 MPa,玻璃化转变温度提高6℃。随着辐照剂量的继续增加,辐照降解加剧,弯曲强度和玻璃化转变温度都有所下降,但仍高于未辐照样品。因而当辐照剂量小于10 k Gy时,环氧树脂的辐照交联效应大于降解效应。
核救灾机器人对核事故现场救援和灾后处理具有重要意义,而核救灾机器人的电子器件易因受γ射线照射而失效,材料屏蔽的方法可提高电子器件的耐辐射性能。本文综合考察了Ni-W、W-Ni及钨镍合金三种复合结构模型的屏蔽性能。采用蒙特卡罗方法分别计算了不同材料厚度、元素体积比和屏蔽层数下三种模型的γ射线透射能谱。结果发现:采用Ni-W或钨镍合金方式的屏蔽效果较好,特别是在低能范围(0-0.6 Me V)优势更加明显。钨含量增加后三种模型的屏蔽结果趋近。同时,层数变化和辐照源为单向面源或单向点源对屏蔽结果影响不大。
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