利用溶液吹丝纺丝技术制备含有六方氮化硼（hBN）的聚酰胺6.6纳米纤维，并研究其γ屏蔽性能

《Radiation Physics and Chemistry》：Obtaining Polyamide 6.6 Nanofibers Containing Hexagonal Boron Nitride (hBN) Using the Solution Blowing Spinning Technique and Investigating the γ Shielding Property

　　

G?khan CEYHAN|Koray PEKTA?|Onur BALCI|Yusuf KAVUN|Melike KANTARCIO?LU

卡赫拉曼马拉什苏特居伊马姆大学，技术科学职业学院，食品加工系，Av?ar校区，Oniki?ubat卡赫拉曼马拉什，土耳其

摘要

随着对轻质、柔性和无铅材料的日益需求，这些材料被用于伽马射线屏蔽，因此基于聚合物的纳米复合材料和纳米纤维结构成为了研究的热点。在本研究中，通过使用硼酸和尿素作为前驱体，在1300°C和氮气氛围下，采用了一种简单且成本效益高的固态热解方法成功合成了高纯度的六方氮化硼（hBN）。通过FTIR、DSC和TGA分析证实了所合成的hBN具有纯相六方结构，并且具有优异的热稳定性。利用10 wt.%的PA 66溶液在甲酸中通过溶液吹制纺丝法制备了含有5 wt.% hBN的纳米纤维。同时，还制备了纯PA 66纳米纤维和PA 66/石墨烯混合物纳米纤维。为了研究厚度和填料类型对伽马射线屏蔽性能的影响，制备了多层（6层、12层、18层和24层）纳米纤维垫。使用¹³³Ba源（81和356 keV）和NaI(Tl)探测器进行了伽马射线衰减测量，计算了线性衰减系数（LAC和MAC）、半值层厚度（HVL）、十分之一值层厚度（TVL）和平均自由路径（MFP）。结果表明，hBN的加入显著提高了纳米纤维的伽马射线屏蔽性能，尤其是在低能量（81 keV）下。

章节摘录

引言

电离辐射，特别是X射线和伽马（γ）光子，在医学成像和介入手术、工业无损检测、核能系统以及航空航天应用中得到广泛应用¹。尽管这些辐射具有不可或缺的作用，但它们的高穿透能力对人类健康和敏感设备构成了重大风险，因此有效的辐射屏蔽成为辐射防护策略的基本要求²。国际指南

材料

硼酸（H₃BO₃，纯度≥99.5%）购自Sigma-Aldrich（美国）。活性炭（粉末，纯度≥99%）购自Merck（德国）。氮气（N₂，纯度≥99.999%）由Linde Gas（土耳其）提供。聚酰胺6.6（PA 6.6）颗粒（CAS编号32131-17-2）购自Sigma Aldrich（德国）。甲酸（纯度98.0-100%）（CAS编号64-18-6）也来自Sigma Aldrich（德国）。还原氧化石墨烯（rGO，CAS编号777684）同样购自Sigma Aldrich

FT-IR

傅里叶变换红外（FTIR）光谱是表征聚合物复合材料化学结构、官能团和组分间相互作用的重要工具。该技术通过红外吸收检测分子振动，从而揭示材料的合成完整性和潜在的化学变化。特别是对于通过溶液吹制纺丝法制备的复合层1材料

结论

本研究成功证明了hBN增强纳米纤维复合结构在纺织系统中的适用性。研究表明，hBN的加入为基于聚合物的基体赋予了辐射屏蔽功能。系统地研究了添加了六方氮化硼（hBN）粉末和石墨烯的溶液吹制纺丝纳米纤维垫的伽马射线屏蔽性能，以及填料类型对其性能的影响

CRediT作者贡献声明

Koray PEKTA?：撰写——初稿、方法论、实验研究。Onur BALCI：撰写——初稿、方法论、实验研究。Yusuf KAVUN：撰写——初稿、方法论、实验研究。Melike KANTARCIO?LU：撰写——初稿、方法论、实验研究。G?khan CEYHAN：撰写——初稿、方法论、实验研究

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