CN115785585A

CN115785585A - 一种中子和γ射线屏蔽材料、制备方法及应用

Info

Publication number: CN115785585A
Application number: CN202310090026.9A
Authority: CN
Inventors: 曾功昶; 沈海华; 曾和平
Original assignee: Zhongxing Guangzhou Nano Materials Co ltd
Current assignee: Zhongxing Guangzhou Nano Materials Co ltd
Priority date: 2023-02-09
Filing date: 2023-02-09
Publication date: 2023-03-14
Anticipated expiration: 2043-02-09
Also published as: CN115785585B

Abstract

本发明公开了一种中子和γ射线屏蔽材料、制备方法及应用，涉及辐射屏蔽技术领域。本发明提供的中子和γ射线屏蔽材料，包括高熵合金‑氧化石墨烯纳米复合材料、高分子聚合物、热中子吸收截面大的稀土氧化物、碳化硼，利用高熵合金‑氧化石墨烯纳米复合材料的BCC、FCC和HCP晶体结构对中子和γ射线进行吸收屏蔽，稳定性更强，可以替代金属铅进行中子和γ射线的吸收屏蔽，绿色无毒，得到的复合材料具有更强的中子和γ射线吸收屏蔽作用，且不含重金属铅，不容易被身体吸收，不致癌，也不损害DNA构造，对人体更为友好。本发明提供的制备方法成膜工艺简单，制备过程环保，生产成本更低。

Description

一种中子和γ射线屏蔽材料、制备方法及应用

技术领域

本发明涉及辐射屏蔽材料技术领域，尤其涉及一种中子和γ射线屏蔽材料、制备方法及应用。

背景技术

目前市场上大部分中子和γ射线的防护屏蔽材料仍然采用铅作为主要元素，铅在40～88KeV能级范围的屏蔽中存在弱吸收问题，而且铅是重金属，有毒，对人的健康有害。诊断用X射线的能量范围一般在40-150kV，其中80-100kV最为常用。当X射线能量在40-80kV时，是铅的弱吸收区，而这一范围的能量区诊断用X射线的光子分布最多，是特征峰的所在处，也最是需要对此范围的X射线进行吸收的区域，但是铅对此区域的吸收效果并不好。

为了更有效地防护能量在100kV以下的诊断用X射线，需要选择具有在40-90kV的X射线良好吸收效果的化学元素一起搭配，以弥补铅的不足，获得更好的防护屏蔽效果。

2014年7月，欧盟禁止在欧洲的医疗保健器材中使用铅，对此，无铅X射线屏蔽材料的开发是当前国际社会研究辐射吸收屏蔽材料的一个热点。

辐射屏蔽要面对各种射线，其中中子是一种不带电的粒子，中子穿过物质时主要会与靶物质的原子核相互作用，其本身具较电子与γ射线更强的穿透力，对人体造成的伤害比起同等吸收剂量下的电子、γ、Ｘ射线更大。中子和靶原子核系统散射后总动能减少，则称非弹性散射。靶原子核处于激发态不稳定会马上退激，过程中会释放γ光子，发生非弹性散射。因此，在进行中子防护时，也要考虑γ射线的防护。

常用的防护中子和γ射线的材料主要有钨、铅、铋等。其中钨的价格最贵，其次是铋，铅由于价格优势而应用较多。但考虑到铅的毒性和未来的安全培训等方面的额外费用，亟需寻求一种生产成本低，防护效果好的无铅中子和γ射线的屏蔽材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提供无铅的中子和γ射线屏蔽材料，具体提供一种无铅的、用于中子和γ射线屏蔽的多元合金-氧化石墨烯-稀土氧化物纳米复合材料。具体地，本发明提供一种中子和γ射线屏蔽材料，该材料对中子和γ射线具有高效稳定的屏蔽作用。

为了解决上述问题，本发明提出以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种中子和γ射线屏蔽材料，其特征在于，由高熵合金-氧化石墨烯纳米复合材料、稀土氧化物、高分子聚合物和碳化硼采用成膜工艺制得：

所述的高熵合金-氧化石墨烯纳米复合材料、稀土氧化物、高分子聚合物的质量比为0.1-2:0.1-2:1；

所述碳化硼的用量为中子和γ射线屏蔽材料质量的20-40%；

所述高熵合金-氧化石墨烯纳米复合材料采用以下方式制得：

S1、将氧化石墨烯加入有机溶剂中分散均匀，得到分散液；向所述分散液中加入无铅金属盐，混合均匀，得到反应溶液；

S2、向所述反应溶液中加入还原剂进行还原反应，还原反应的温度为80-120℃，无铅金属盐和还原剂的质量比为1:5-10，反应结束后冷却至室温；过滤，对滤饼洗涤、干燥，得到高熵合金-氧化石墨烯纳米复合材料；

所述高熵合金-氧化石墨烯纳米复合材料中，氧化石墨烯的质量分数为2.1-24.5%；

所述无铅金属盐选自铜、钨、铁、镍、铋、钴、钼、锰、锌中5种金属的可溶性金属盐，各金属盐的用量为等摩尔比。

可以理解地，本发明采用铜、钨、铁、镍、铋、钴、钼、锰、锌中的5种金属的可溶性金属盐作为前体化合物制备得到高熵合金，因此，上述各金属盐的添加量为等摩尔比或约等摩尔比。

可溶性金属盐可以是氯化铜、氯化钨、氯化铁、氯化镍、氯化铋、氯化锰、氯化钴、氯化锌等。

本发明提供的无铅金属盐中，铋作为一种高原子序数的元素，由于其对X射线光子的衰减系数高，且无毒，很有希望将来代替铅成为X射线的绿色屏蔽材料。

本发明所述高熵合金-氧化石墨烯纳米复合材料，为5种金属制得的多元高熵合金，较单元金属或二元合金更稳定，且具有BCC、FCC和HCP晶体结构，与氧化石墨烯进行复合，提高了对中子和γ射线吸收屏蔽的作用，采用本发明提供的方法制得的无铅多元合金（高熵合金-氧化石墨烯纳米复合材料），能够替代传统的铅板用于中子和γ射线的屏蔽。

进一步地，所述步骤S1中，有机溶剂为乙二醇、乙二胺、三乙醇胺、苯乙腈、乙腈中的一种或多种的组合。

进一步地，所述步骤S1中，还包括调节所述反应溶液的pH为10-12。

具体地，所述步骤S1中，可采用氢氧化钠溶液来调节所述反应溶液的pH。

进一步地，所述步骤S2中，对滤饼洗涤的具体包括：依次用去离子水、无水乙醇各洗涤2-5次；将洗涤完成的滤饼进行真空干燥，干燥温度为70-110℃。

进一步地，所述步骤S2中，还原剂选自硫脲、胺基硫脲、水合肼和硫代乙酰胺中的至少一种。

进一步地，所述高分子聚合物具备防辐射和抗污染性能，具体选自PE（聚乙烯）、PES（聚醚砜）、PI（聚酰亚胺）、EPDM（三元乙丙橡胶）或EPDM-g-MAH（马来酸酐接枝改性的三元乙丙橡胶）。

需要说明的是，本发明提供的中子和γ射线屏蔽材料，含有稀土氧化物，如氧化铒、氧化钐、氧化钇等。稀土元素无毒，且由于具有特殊的电子结构而具备屏蔽性能，其ｋ电子层能级对Ｘ射线的吸收刚好可以弥补铅在40～88KeV能级范围内的弱吸收问题。例如，钐的ｋ电子层能级为46.847KeV，可以很好地弥补铅的弱吸收问题；氧化铒在57～90KeV范围内防护效果最好。

可以理解地，碳化硼具有较高的热中子吸收能力，其在本发明的中子和γ射线屏蔽材料中的质量分数为20-45%，例如，其在本发明的中子和γ射线屏蔽材料中的质量分数为20%、30%、40、45%%。

本发明提供的高分子聚合物如聚乙烯，具有超高的含氢量，对中子的屏蔽效果尤为显著，适合用作中子屏蔽材料的基体。

进一步地，所述成膜工艺包括热压成膜或流延成膜。

具体地，所述热压成膜工艺是将所述功能化产物与高分子聚合物按比例混合均匀，可视实际情况加入合适的助剂如脱模剂、耐温剂等一起混合，进行开练热压成型，热压温度为室温200-300℃，压力为2-10mPa。

具体地，所述流延成膜工艺是将所述功能化产物与高分子聚合物按比例混合均匀，可视实际情况加入合适的助剂如脱模剂、耐温剂等一起混合，加入螺杆挤出机中混合均匀后挤出，流延成膜。

第二方面，本发明提供一种制备如第一方面所述的中子和γ射线屏蔽材料的方法，包括以下步骤：

按配比，将所述高熵合金-氧化石墨烯纳米复合材料、稀土氧化物和碳化硼进行功能化处理，得到功能化产物；

将所述功能化产物与高分子聚合物采用成膜工艺处理成膜，得到中子和γ射线屏蔽材料。

可以理解地，硅烷偶联剂在本发明中用于对高熵合金-氧化石墨烯纳米复合材料、稀土氧化物和碳化硼进行改性，硅烷偶联剂可以选用KH550。

进一步地，所述功能化处理的具体操作包括：

向高熵合金-氧化石墨烯纳米复合材料、稀土氧化物和碳化硼中加入N,N-二甲基乙酰胺分散均匀，然后加入硅烷偶联剂进行改性，加热至60-80℃搅拌2-6小时，再超声处理1-4 h，随后氮气保护进行反应8-24 h；反应完成后进行过滤，使用无水乙醇对滤饼进行洗涤，洗涤完成后进行烘干，粉碎，得到功能化产物。

具体地，所述N,N-二甲基乙酰胺的用量为溶剂的用量。

进一步地，加入的硅烷偶联剂具体为硅烷偶联剂的乙醇溶液或水溶液，以利于硅烷偶联剂在物料表面的分散。优选使用体积分数为25-60%硅烷偶联剂的乙醇溶液。

需要说明的是，本发明使用硅烷偶联剂对物料的表面进行功能化的改性处理，硅烷偶联剂的用量可由本领域技术人员根据实际使用进行常规调节，本发明对此不做具体限定。通常而言，将硅烷偶联剂配制成溶液使用，硅烷偶联剂与被改性物料的质量比为0.1-10:100。

第三方面，本发明提供所述的中子和γ射线屏蔽材料在中子和γ射线屏蔽中的应用。

与现有技术相比，本发明所能达到的技术效果包括：

本发明提供的中子和γ射线屏蔽材料是由高熵合金-氧化石墨烯纳米复合材料、稀土氧化物、高分子聚合物和碳化硼采用成膜工艺制得。其中的高熵合金-氧化石墨烯纳米复合材料，含有5种具有中子和γ射线吸收屏蔽作用的金属，本发明利用其多元合金的BCC、FCC和HCP晶体结构对中子和γ射线进行吸收屏蔽，制成高熵合金较单一金属的稳定性更强，可以替代金属铅进行中子和γ射线的吸收屏蔽，绿色无毒。

本发明提供的中子和γ射线屏蔽材料，同时将高熵合金-氧化石墨烯纳米复合材料与含氢高的高分子聚合物、热中子吸收截面大的稀土氧化物、碳化硼等进行复配，增强了高熵合金-氧化石墨烯纳米复合材料的吸收屏蔽效果，得到的复合材料具有更强的中子和γ射线吸收屏蔽作用，且不含重金属铅，不容易被身体吸收，不致癌，也不损害DNA构造，对人体更为友好。

本发明提供的中子和γ射线屏蔽材料的制备方法，成膜工艺简单，制备过程环保，生产成本更低。

附图说明

图1为本发明实施例1制得的中子和γ射线屏蔽材料的XRD图谱；

图2 为本发明实施例2制得的中子和γ射线屏蔽材料的XRD图谱；

图3为本发明实施例3制得的中子和γ射线屏蔽材料的XRD图谱；

图4为本发明实施例4制得的中子和γ射线屏蔽材料的XRD图谱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，以下将描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

对于本领域的技术人员来说，通过阅读本说明书公开的内容，本发明的特征、有益效果和优点将变得显而易见。

除非另外指明，所有百分比、分数和比率都是按本发明组合物的总重量计算的。本文术语“重量含量”或“质量分数”可用符号“%”表示。

以下实施例中，屏蔽中子和γ射线实验使用的仪器为：γ射线屏蔽使用的仪器为：以241 Am 和133 Ba 作为放射源，用高纯锗探测器测试材料的屏蔽性能，铅室中测定。实验中子源采用241Am-Be（平均能量约为5 MeV），在蜡箱中测试。

以下实施例中，所用试剂或仪器未注明生产厂商者，视为可以通过市售购买得到的常规产品。

以下实施例中，氧化石墨烯具体为多孔氧化石墨烯，为自制得到，其制备方法可参见专利CN114340371B说明书内容。

实施例1

本发明实施例提供一种中子和γ射线屏蔽材料及其制备方法，包括以下步骤：

（1）高熵合金-氧化石墨烯纳米复合材料的制备：

S1、称取2.0g氧化石墨烯分散于60 mL乙二醇（EG）中，超声分散30-60 min，得到分散液；将分散液倒入500mL圆底三口烧瓶中，通氮气，调节氮气流量。再称取无铅金属盐：1.02g(6mmol) 的CuCl₂·2H₂O, 1.2g (6mmol) 的 FeCl₂·4H₂O, 2.38g (6mmol) 的 WCl₆,3.84g (12mmol) 的BiCl₃, 1.4g (6mmol )的NiCl₂·6H₂O,加入所述分散液中，混合均匀，用 NaOH 配置溶液，调节 pH=11，得到反应溶液；将反应溶液在恒温油浴锅中加热至110℃。

S2、取200 mL 80%（体积分数）的水合肼溶液，采用碱式滴定管缓慢地滴加至上述反应溶液中，搅拌反应45min。反应结束后，冷却至室温，过滤，滤饼依次用去离子水、无水乙醇各洗涤三次。滤饼进行真空干燥，干燥温度80℃，得到高熵合金-氧化石墨烯纳米复合材料，为氧化石墨烯/WBiFeCuNi高熵合金。

（2）功能化处理

将制得的氧化石墨烯/WBiFeCuNi高熵合金40 g、碳化硼100 g、氧化铒200 g加入250 mL的N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）中分散均匀，加入80 mL KH550和100 mL乙醇，加热70℃，搅拌4小时，超声处理2 h，然后通氮保护反应12 h。反应完成后过滤，滤饼使用无水乙醇洗涤2-3次，洗涤完成后烘干粉碎，制得表面改性后的氧化石墨烯/WBiFeCuNi高熵合金、氧化铒和碳化硼备用。

（3）成膜

取100 g聚苯乙烯、上述改性完成的氧化石墨烯/WBiFeCuNi高熵合金40 g、氧化铒200 g和碳化硼100 g，加入加工助剂，在150℃烘箱里鼓风干燥4 h，冷却后按配方称料；开炼机辊温设定150℃，先将聚苯乙烯颗粒熔融，然后加入碳化硼、氧化铒和氧化石墨烯/WBiFeCuNi高熵合金混合均匀，然后放入模具中，设定模具温度为165-170℃；预打压5MPa，放气3次，然后打压到 20 MPa，关闭加热，降温到30℃出模；晾干备用，得到中子和γ射线屏蔽材料，其XRD图谱见图1。伽马射线屏蔽测定：59.9KeV的屏蔽率为87.8%；81KeV的屏蔽率为64.5%。121KeV的屏蔽率为41.9%。材料厚度：7.826mm。

需要说明的是，本发明实施例所用的加工助剂为本领域热压成膜工艺和流延成膜工艺常用的助剂，如脱模剂、耐温剂，其用量可根据实际情况和本领域常识进行常规选择，这种助剂不会影响材料本身的辐射屏蔽性能，因此，本发明实施例对其不做具体限定。

实施例2

（1）高熵合金-氧化石墨烯纳米复合材料的制备：

S1、称取2.0g氧化石墨烯分散于60 mL乙二醇（EG）中，超声分散30-60 min，得到分散液；将分散液倒入500mL圆底三口烧瓶中，通氮气，调节氮气流量。再称取无铅金属盐：6mmol的CuCl₂·2H₂O, 6mmol的FeCl₂·4H₂O, 6 mmol的 WCl₆, 12 mmol的ZnCl₂, 6 mmol的NiCl₂·6H₂O，加入所述分散液中，混合均匀，用 NaOH 配置溶液，调节 pH=11，得到反应溶液；将反应溶液在恒温油浴锅中加热至110℃。

S2、取100 mL 80%（体积分数）的水合肼溶液，采用碱式滴定管缓慢地滴加至上述反应溶液中，搅拌反应45min。反应结束后，冷却至室温，过滤，滤饼依次用去离子水、无水乙醇各洗涤三次。滤饼进行真空干燥，干燥温度80℃，得到高熵合金-氧化石墨烯纳米复合材料，为氧化石墨烯/WZnFeCuNi高熵合金。

（2）功能化处理

将制得的氧化石墨烯/WZnFeCuNi高熵合金20 g、碳化硼160 g、氧化铒80 g加入200 mL的N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）中分散均匀，加入100 mL KH550和100 mL乙醇，加热70℃，搅拌4小时，超声处理2 h，然后通氮保护反应12 h。反应完成后过滤，滤饼使用无水乙醇洗涤2-3次，洗涤完成后烘干粉碎，制得表面改性后的氧化石墨烯/WZnFeCuNi高熵合金、氧化铒和碳化硼备用。

（3）成膜

取160 g聚苯乙烯、上述改性完成的氧化石墨烯/WZnFeCuNi高熵合金20 g、氧化铒80 g和碳化硼160 g，加入加工助剂，在150℃烘箱里鼓风干燥4 h，冷却后按配方称料；开炼机辊温设定150℃，先将聚苯乙烯颗粒熔融，然后加入碳化硼、氧化铒和氧化石墨烯/WZnFeCuNi高熵合金混合均匀，然后放入模具中，设定模具温度为165-170℃；预打压5MPa，放气3次，然后打压到 20 MPa，关闭加热，降温到30℃出模；晾干备用，得到中子和γ射线屏蔽材料，其XRD图谱见图2。

制得的中子和γ射线屏蔽材料进行伽马射线屏蔽测定：59.9KeV的屏蔽率为39.4%；81KeV的屏蔽率为21.5%；121KeV的屏蔽率为27.7%。材料膜厚为4.28mm。

实施例3

（1）高熵合金-氧化石墨烯纳米复合材料的制备：

S1、称取2.0g氧化石墨烯分散于60 mL乙二醇（EG）中，超声分散30-60 min，得到分散液；将分散液倒入500mL圆底三口烧瓶中，通氮气，调节氮气流量。再称取无铅金属盐：6mmol的CuCl₂·2H₂O, 6mmol的FeCl₂·4H₂O, 6 mmol的 WCl₆, 12 mmol的MnCl₂, 6 mmol的NiCl₂·6H₂O，加入所述分散液中，混合均匀，用 NaOH 配置溶液，调节 pH=11，得到反应溶液；将反应溶液在恒温油浴锅中加热至110℃。

S2、取150 mL 80%（体积分数）的水合肼溶液，采用碱式滴定管缓慢地滴加至上述反应溶液中，搅拌反应45min。反应结束后，冷却至室温，过滤，滤饼依次用去离子水、无水乙醇各洗涤三次。滤饼进行真空干燥，干燥温度80℃，得到高熵合金-氧化石墨烯纳米复合材料，为氧化石墨烯/WMnFeCuNi高熵合金。

（2）功能化处理

将制得的氧化石墨烯/WMnFeCuNi高熵合金10 g、氧化铒10 g加入50 mL的N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）中分散均匀，加入40 mL KH550和30 mL乙醇，加热70℃，搅拌4小时，超声处理2 h，然后通氮保护反应12 h。反应完成后过滤，滤饼使用无水乙醇洗涤2-3次，洗涤完成后烘干粉碎，制得表面改性后的氧化石墨烯/WMnFeCuNi高熵合金、氧化铒和碳化硼备用。

（3）成膜

取50.45 g聚苯乙烯、上述改性完成的氧化石墨烯/WMnFeCuNi高熵合金10 g、氧化铒10 g，加入加工助剂，在150℃烘箱里鼓风干燥4 h，冷却后按配方称料；开炼机辊温设定150℃，先将聚苯乙烯颗粒熔融，然后加入碳化硼和氧化石墨烯/WMnFeCuNi高熵合金混合均匀，然后放入模具中，设定模具温度为165-170℃；预打压5MPa，放气3次，然后打压到 20MPa，关闭加热，降温到30℃出模；晾干备用，得到中子和γ射线屏蔽材料，XRD图谱见图3。

制得的中子和γ射线屏蔽材料进行伽马射线屏蔽测定：59.9KeV的屏蔽率为31.2%；81KeV的屏蔽率为16.9%；121KeV的屏蔽率为19.7%。材料膜厚为3.24mm。

实施例4

（1）高熵合金-氧化石墨烯纳米复合材料的制备：

S1、称取2.0g氧化石墨烯分散于60 mL乙二醇（EG）中，超声分散30-60 min，得到分散液；将分散液倒入500mL圆底三口烧瓶中，通氮气，调节氮气流量。再称取无铅金属盐：6mmol的CuCl₂·2H₂O, 6mmol的FeCl₂·4H₂O, 6 mmol的 WCl₆, 12 mmol的MoCl₅, 6 mmol的NiCl₂·6H₂O，加入所述分散液中，混合均匀，用 NaOH 配置溶液，调节 pH=11，得到反应溶液；将反应溶液在恒温油浴锅中加热至110℃。

S2、取200 mL 80%（体积分数）的水合肼溶液，采用碱式滴定管缓慢地滴加至上述反应溶液中，搅拌反应45min。反应结束后，冷却至室温，过滤，滤饼依次用去离子水、无水乙醇各洗涤三次。滤饼进行真空干燥，干燥温度80℃，得到高熵合金-氧化石墨烯纳米复合材料，为氧化石墨烯/WMoFeCuNi高熵合金。

（2）功能化处理

将制得的氧化石墨烯/WMoFeCuNi高熵合金10 g、碳化硼80 g、氧化铒10 g加入100mL的N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）中分散均匀，加入20 mL KH550和40 mL乙醇，加热70℃，搅拌4小时，超声处理2 h，然后通氮保护反应12 h。反应完成后过滤，滤饼使用无水乙醇洗涤2-3次，洗涤完成后烘干粉碎，制得表面改性后的氧化石墨烯/WMoFeCuNi高熵合金、氧化铒和碳化硼备用。

（3）成膜

取80 g聚苯乙烯、上述改性完成的氧化石墨烯/WMoFeCuNi高熵合金10 g、氧化铒10 g和碳化硼80 g，加入加工助剂，在150℃烘箱里鼓风干燥4 h，冷却后按配方称料；开炼机辊温设定150℃，先将聚苯乙烯颗粒熔融，然后加入碳化硼、氧化铒和氧化石墨烯/WMoFeCuNi高熵合金混合均匀，然后放入模具中，设定模具温度为165-170℃；预打压5MPa，放气3次，然后打压到 20 MPa，关闭加热，降温到30℃出模；晾干备用，得到中子和γ射线屏蔽材料，XRD图谱见图4。

制得的中子和γ射线屏蔽材料进行伽马射线屏蔽测定：59.9KeV的屏蔽率为30.5%；81KeV的屏蔽率为18.2%；121KeV的屏蔽率为20.5%。材料膜厚为3.16mm。

上述实验结果可知，本发明提供的中子和γ射线屏蔽材料，同时将高熵合金-氧化石墨烯纳米复合材料与含氢高的高分子聚合物、热中子吸收截面大的稀土氧化物、碳化硼等进行复配，增强了高熵合金-氧化石墨烯纳米复合材料的吸收屏蔽效果，得到的复合材料具有更强的中子和γ射线吸收屏蔽作用，且不含重金属铅，不容易被身体吸收，不致癌，也不损害DNA构造，对人体更为友好。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述，为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种中子和γ射线屏蔽材料，其特征在于，由高熵合金-氧化石墨烯纳米复合材料、稀土氧化物、高分子聚合物和碳化硼采用成膜工艺制得：

所述碳化硼的用量为中子和γ射线屏蔽材料质量的20-45%；

所述高熵合金-氧化石墨烯纳米复合材料采用以下方式制得：

2.如权利要求1所述的中子和γ射线屏蔽材料，其特征在于，所述步骤S1中，还包括调节所述反应溶液的pH为10-12。

3.如权利要求1所述的中子和γ射线屏蔽材料，其特征在于，所述步骤S2中，对滤饼洗涤的具体操作包括：依次用去离子水、无水乙醇各洗涤2-5次；将洗涤完成的滤饼进行真空干燥，干燥温度为70-110℃。

4.如权利要求1所述的中子和γ射线屏蔽材料，其特征在于，所述步骤S1中，有机溶剂为乙二醇、乙二胺、三乙醇胺、苯乙腈、乙腈中的一种或多种的组合。

5.如权利要求1所述的中子和γ射线屏蔽材料，其特征在于，所述步骤S2中，还原剂选自硫脲、胺基硫脲、水合肼和硫代乙酰胺中的至少一种。

6.如权利要求1所述的中子和γ射线屏蔽材料，其特征在于，所述高分子聚合物选自PE、PES、PI、EPDM或EPDM-g-MAH。

7.如权利要求1所述的中子和γ射线屏蔽材料，其特征在于，所述成膜工艺包括热压成膜或流延成膜。

8.制备如权利要求1-7任一项所述的中子和γ射线屏蔽材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.如权利要求8所述的中子和γ射线屏蔽材料的制备方法，其特征在于，所述功能化处理的具体操作包括：

向高熵合金-氧化石墨烯纳米复合材料、稀土氧化物和碳化硼中加入N,N-二甲基乙酰胺分散均匀，然后加入硅烷偶联剂进行改性，加热至60-80℃搅拌2-6小时，再超声处理1-4h，随后氮气保护进行反应8-24 h；反应完成后进行过滤，使用无水乙醇对滤饼进行洗涤，洗涤完成后进行烘干，粉碎，得到功能化产物。

10.如权利要求1-7任一项所述的中子和γ射线屏蔽材料在中子和γ射线屏蔽中的应用。