[发明专利]一种无机纤维带状板型一维多元纳微米复合晶体幅射防护材料

说明书

技术领域

本发明属于材料科学技术领域，具体涉及一种无机轻质纤维带状板型一维多元纳微米复合晶体的幅射防护材料。

背景技术

随着核能源及各种核反应堆的发展，对核幅射屏蔽材料及其它幅射屏蔽系统的要求越来越高，现有的许多屏蔽材料已难以满足其现在使用要求，主要表现在，屏蔽材料的屏蔽效果与其它性能要求难以兼顾。在选择幅射屏蔽材料时，应该考虑的基本性能是中子和γ射线的减弱性能。而一般来说，对γ射线具有良好减弱性能的重元素也会因发生中子非弹性散射和辐射俘获而产生二次γ射线。中子穿透能力很强，与质量、能量相同的带电粒子相比，中子强得多，中子本身呈电中性，与物质原子核直接发生作用，不与物质核外电子发生作用。中子也可能被原子核吸收。中子的散射分为弹性散射和非弹性散射，除弹性散射外，所有的中子与屏蔽材料相互作用都能造成次级辐射。中子与屏蔽材料的各原子核发生相互作用的结果，大部分中子已被慢化为热中子或超热中子，此类中子需要热中子吸收截面较大的材料进行有效吸收而不至于溢出。

国内外一般使用铅作为防高能辐射,电磁波幅射的材料,但是由于铅的密度为11.3g/cm³，使用时往往受到限制,所以人们研制了密度小的铅有机玻璃、铅织物、铅纤维等用作防护材料。不过这些材料只能对低能X射线和β射线表现出良好的吸收性能,对高能X射线的吸收则不如铅板的效果好。随着X射线和β射线在原子能工业、石油工业、探伤及医疗和卫生等领域的广泛应用，传统防护，屏蔽射线材料已难以满足现代辐射防护的特殊要求，难以满足已广泛应用于一些核反应堆辐射屏蔽系统需求。

人们迫切需要一种低比重、高性能，多功能,使用安全,方便的衰减高能射线和屏蔽射线性能好的核幅射防护材料。

一维纳米材料以其小的直径、大的长径比、高的各向异性、奇异的结构和奇特的性能吸引了国内外学者极大的兴趣，可能成为未来信息、能源领域的基础材料，是国际材料研究的前沿领域。目前，研究较多的一维纳米材料主要是碳、戓硅、戓ZnO、戓CdS等，其中纳米碳管最为引人注目。除此之外，国际上研究者正在探索新的一维纳米材料的制备技术和性能特征。

发明内容

本发明目的在于提供一种晶体形貌尺寸更大、对辐射的防护性能更好、且制备方法简易、包括钼、碳、硼一维多元纳微米复合晶体幅射防护材料及其制备方法。

一种无机一维多元纳微米复合晶体幅射防护材料，其制备原料包括含钼材料、含硼材料和含炭材料；由如下方法制备而来：

将原料置于晶体合成炉膛内，以含钼材料为晶体合成炉发热体，在保护气体氛围下升温至150℃-1200℃保温时间1-10h，即可得到无机一维多元纳微米复合晶体幅射防护材料。

按上述方案，所述一维多元纳微米复合晶体为包含钼、碳、硼的一维多元纳微米复合晶体。

按上述方案，所述含钼材料为钼粉、钼丝、钼棒、钼片、氧化钼粉的任意一种或任意组合。

按上述方案，制备过程中将钼粉或氧化钼粉用水或醇调为糊状，升温前涂刷于晶体合成炉发热体表面。

按上述方案，所述含硼材料为硼粉、硼酸或氧化硼；且所述含硼材料用量小于含钼材料的40wt％。

按上述方案，所述含硼材料为硼烷，其用量小于保护气体流量的10％。

按上述方案，所述含炭材料为活性炭、石墨、碳纳米管、煤炭的任意一种或任意组合；所述含炭材料用量小于含钼材料的40wt％。

按上述方案，所述含炭材料为含碳气体；所述的一般含碳气体包括一氧化碳、二氧化碳、甲烷或丙烷；其用量小于保护气体流量的40％。

按上述方案，所述保护气体为氢气、氮气、氩气或者氨气。

本发明的有益效果：

本发明提供的幅射防护材料，比重小于5.0g/cm^3，材料长度尺寸可过厘米级，宽度尺寸可达毫米级，层厚尺寸为纳微米級；为包括钼、碳、硼一维多元复合晶体。且材料无铅，无毒，无环境污染成份；

实验证明本发明提供的无机一维多元纳微米复合晶体幅射防护材料对核中子辐射射线、电磁波辐射和x光辐射具有吸收、衰减和屏蔽性能；

实验证明本发明本身还具拥有能隙，将它制成类似石墨烯的薄片后，既支持电子高速运动，其半导体特性又适合制造子器件应用。同时还具备较高储锂能力，有望在储锂电子材料应用方面发挥作用。

附图说明

图1：实施例1所得产品扫描电镜图；

图2：实施例2所得产品扫描电镜图。

具体实施方式

以下实施例为进一步说明本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。