CN116987303B - 一种高效X射线屏蔽的CsPbBr3/ANF柔性复合薄膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及X射线屏蔽材料制备技术领域，尤其涉及一种高效X射线屏蔽的CSPBBR3/ANF柔性复合薄膜，包括以下步骤1，分别制备ANF/DMSO溶液和CsPbBr3粉末；步骤2，将ANF/DMSO溶液倒入乙醇中，进行质子化，使用机械疏解机充分疏解，静置消泡后得到ANF乙醇分散液；步骤3，将CsPbBr3粉末加入至ANF乙醇分散液中，机械搅拌，充分混合至无明显黄色颗粒状粉末，随后进行真空辅助抽滤，制得CsPbBr3/ANF柔性复合薄膜。本发明使用CsPbBr3作为起主要屏蔽性能的组分，这是由于CsPbBr3属于全无机钙钛矿，其稳定性远优于有机‑无机杂化钙钛矿。另外CsPbBr3中具有的Cs元素可以与Pb元素的弱吸收区互补，具有更高的屏蔽效率。
Description
技术领域
本发明涉及屏蔽材料制备技术领域，具体为一种高效X射线屏蔽的CsPbBr3/ANF柔性复合薄膜。
背景技术
自从1895年，伦琴第一次发现并报道了X射线之后，至今，X射线已经被广泛应用在医疗检测、工业生产、航空航天等领域。然而由于X射线波长短、能量高，属于电离辐射，会对人体的DNA以及精密仪器的重要部件造成不可逆的伤害。因此，在特定环境中需要使用辐射屏蔽材料对人体及仪器进行辐射保护。
目前，使用最广泛的是铅材料，如铅围裙，由于其高屏蔽效率，通常被用作防护服，但是，铅围裙重达10公斤并且难以弯曲，使从业者长时间穿着非常不舒服。除此之外，由于铅元素在70～90kev能量范围内为弱吸收区，屏蔽效率通常会大幅降低。这些因素都限制了铅材料在X射线屏蔽领域的应用。另外还有将高原子序数金属氧化物使用浸渍法、表面涂覆等方法与入玻璃、皮革等基材复合用作X射线屏蔽，如：氧化铋、氧化镧、氧化钨等。但它们在X射线能量范围内都具有弱吸收区，需将多种氧化物掺杂来进行吸收区互补才能达到符合国家规定的衰减效率，这就导致了制备过程的繁琐，且个别高原子序数金属氧化物价格昂贵，都导致其难以应用到实际场景中。
金属卤化物钙钛矿具有低成本加工、高载流子迁移率、高光吸收系数和高原子序数等优点，在X射线探测方面已经取得了出色的成果，使其在X射线屏蔽材料中也具有很大的潜力，2022年Cui等人制备了MAPbBr3/环氧复合材料，探索了MAPbBr3对X射线的屏蔽机理。然而，在X射线屏蔽过程中，大部分X射线的能量都转化为热能，有机～无机杂化金属卤化物钙钛矿的热稳定性差限制了其在X射线屏蔽方面的应用。
目前X射线屏蔽材料重量大、坚硬不耐折、价格昂贵、制备过程繁琐、材料结构不稳定等因素限制了它们的应用，发展新一代的X射线屏蔽柔性材料至关重要。
发明内容
针对现有技术中X射线屏蔽材料重量大、坚硬不耐折、价格昂贵、制备过程繁琐、材料结构不稳定的问题，本发明提供一种高效X射线屏蔽的CsPbBr3/ANF柔性复合薄膜及其制备方法，引入芳纶纳米纤维ANF作为全无机金属卤化物钙钛矿CsPbBr3的柔性基材，制备了具有高效X射线屏蔽性能的柔性复合薄膜。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种高效X射线屏蔽的CsPbBr3/ANF柔性复合薄膜制备方法，包括以下步骤：
步骤1，分别制备ANF/DMSO溶液和CsPbBr3粉末；
步骤2，将ANF/DMSO溶液倒入乙醇中，进行质子化，使用机械疏解机充分疏解，静置消泡后得到ANF乙醇分散液；
步骤3，将CsPbBr3粉末加入至ANF乙醇分散液中，机械搅拌，充分混合至无明显黄色颗粒状粉末，随后进行真空辅助抽滤，制得CsPbBr3/ANF柔性复合薄膜。
优选的，步骤1中，制备ANF/DMSO溶液的制备过程为：取氢氧化钾溶于去离子水中，随后依次加入二甲基亚砜和对位芳纶短切纤维，连续搅拌，利用化学劈裂法即可制得ANF/DMSO溶液。
优选的，KOH为1.5～2.5g，去离子水为0～5ml，DMSO为500ml，PPTA为1～2.5g，连续搅拌的时间为12～168h。
优选的，步骤1中，ANF/DMSO溶液的浓度为2～5mg/ml。
优选的，步骤1中，CsPbBr3粉末的制备步骤为：
第一步：取适量溴化铅与溴化铯分别加入至溴化氢与去离子水中，机械搅拌，得到PbBr2/HBr溶液与CsBr/H2O溶液；
第二步：将PbBr2/HBr溶液置于冰水浴中，缓慢加入CsBr/H2O溶液，机械搅拌，产生黄色沉淀，使用乙醇洗涤黄色沉淀，烘干得到CsPbBr3粉末。
优选的，第一步中，PbBr2的摩尔量为2～2.5mmol，HBr的体积为2～3ml，CsBr的摩尔量为2～2.5mmol，去离子水的体积为0.5～1ml，机械搅拌的时间为10～15min。
优选的，第二步中，冰水浴的温度0～5℃，加入CsBr/H2O溶液时的速率为0.5～1ml/s，机械搅拌的时间为1～2h，乙醇的洗涤次数2～5次，烘干时的温度为60～100℃，烘干时的时间为1～6h。
优选的，步骤2中，ANF/DMSO溶液与乙醇的比例为1：(4～9)，疏解的时间为5～10min，静置的时间为20～30min。
优选的，步骤3中，CsPbBr3与ANF的实际质量比为(1.5～9):(1～1.5)，机械搅拌的时间为5～10min。
一种由高效X射线屏蔽的CsPbBr3/ANF柔性复合薄膜制备方法所制备的复合薄膜。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明一种高效X射线屏蔽的CsPbBr3/ANF柔性复合薄膜制备使用CsPbBr3作为起主要屏蔽性能的组分，这是由于CsPbBr3属于全无机钙钛矿，其稳定性远优于有机-无机杂化钙钛矿。另外CsPbBr3中具有的Cs元素可以与Pb元素的弱吸收区互补，具有更高的屏蔽效率。
进一步的，柔性基底采用ANF是为了在保证轻质、柔韧的力学性能的前提下，还具有耐高温、耐辐射的优点。
进一步的，在制备ANF时先使用微量去离子水将氢氧化钾溶液，用以大大提高PPTA化学裂解的速率。
进一步的，制备ANF乙醇分散液时进行静置消泡是为了保证真空辅助抽滤成膜的平整性，避免在抽滤时由于气泡破裂释放的能量会使薄膜内部结构遭到破坏。
进一步的，由于CsPbBr3遇水不稳定，因此使用乙醇溶剂对ANF进行去质子化，混合、以及真空辅助抽滤，来保证CsPbBr3/ANF复合薄膜的制备成功。
进一步的，相比表面涂覆、浸渍等方法，本申请使用真空辅助抽滤成膜的方法是为了在制备过程中层层自组装形成仿贻贝多层的内部结构，这是由于多层结构可以有效地增强X射线屏蔽性能。
进一步的，CsPbBr3与ANF的实际质量比定为(1.5～9):(1～1.5)，这是由于当CsPbBr3含量过少时，并不能完全覆盖整个薄膜，X射线仍然可以从没有CsPbBr3的部分穿过，而CsPbBr3与ANF的实际质量比大于1.5：1时，CsPbBr3已经完全覆盖整个薄膜，起到高效X射线屏蔽的作用。
本发明一种高效X射线屏蔽的CsPbBr3/ANF柔性复合薄膜制备方法所制备的CsPbBr3/ANF柔性复合薄膜相比铅材料具有轻质、柔韧的优点，相比高原子序数金属氧化物具有制备工艺简单、成本低的优点。与有机-无机杂化金属卤化物钙钛矿相比，全无机金属卤化物钙钛矿CsPbBr3具有更好的热稳定性。另外，由于其具有更大的有效原子序数，且Cs的K壳电子吸收边缘(36.0keV)可以弥补Pb(70-90keV)的弱吸收区，使其具有更大的质量衰减系数(μm)。
附图说明
图1为本发明制备方法的流程示意图；
图2为本发明实施例4中CsPbBr3/ANF柔性复合薄膜截面SEM图。
图3为本发明实施例4中CsPbBr3/ANF柔性复合薄膜表面SEM图。
图4为本发明实施例4、5、6及对比例1在X射线能量范围内的质量衰减系数。
图5为本发明实施例4在X射线辐射下的工作稳定性。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明公开了一种高效X射线屏蔽的CSPBBR3/ANF柔性复合薄膜，参照图1，包括以下步骤：
步骤1，分别制备ANF/DMSO溶液和CsPbBr3粉末；
制备ANF/DMSO溶液的制备过程为：取1.5～2.5g氢氧化钾(KOH)溶于0～5ml去离子水中，随后依次加入500ml二甲基亚砜(DMSO)和1～2.5g对位芳纶短切纤维(PPTA)，连续搅拌12～168h，利用化学劈裂法即可制得浓度为2～5mg/mlANF/DMSO溶液。
CsPbBr3粉末的制备步骤为：
第一步：制备PbBr2/HBr溶液与CsBr/H2O溶液；
PbBr2/HBr溶液的制备：取2～2.5mmol的溴化铅(PbBr2)加入至2～3ml的溴化氢(HBr)中，机械搅拌10～15min，得到PbBr2/HBr溶液；
CsBr/H2O溶液的制备：取2～2.5mmol的溴化铯((CsBr)加入至0.5～1ml的去离子水中，得到CsBr/H2O溶液；
第二步：将PbBr2/HBr溶液置于冰水浴中，缓慢加入CsBr/H2O溶液，机械搅拌，产生黄色沉淀，使用乙醇洗涤黄色沉淀，烘干得到CsPbBr3粉末。
其中，冰水浴的温度0～5℃，加入CsBr/H2O溶液时的速率为0.5～1ml/s，机械搅拌的时间为1～2h，乙醇的洗涤次数2～5次，烘干时的温度为60～100℃，烘干时的时间为1～6h。
步骤2，将ANF/DMSO溶液倒入乙醇中，进行质子化，使用机械疏解机充分疏解5～10min，静置20～30min消泡后得到ANF乙醇分散液；其中，ANF/DMSO溶液与乙醇的比例为1：(4～9)。
步骤3，将CsPbBr3粉末加入至ANF乙醇分散液中，且CsPbBr3与ANF的实际质量比为(1.5～9):(1～1.5)，机械搅拌5～10min，充分混合至无明显黄色颗粒状粉末，随后进行真空辅助抽滤，制得CsPbBr3/ANF柔性复合薄膜。
本发米昂还公开了一种由高效X射线屏蔽的CsPbBr3/ANF柔性复合薄膜制备方法所制备的复合薄膜。
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明：
实施例1
步骤1，取适量1.5g KOH溶于0ml去离子水中，随后依次加入500ml DMSO和1gPPTA，连续机械搅拌168h，利用化学劈裂法，制备得到2mg/mlANF/DMSO溶液；
制备CsPbBr3粉末：取2mmol PbBr2与2mmol CsBr分别加入至2.5ml HBr与0.75ml去离子水中，机械搅拌10min，得到PbBr2/HBr溶液与CsBr/H2O溶液；
将PbBr2/HBr溶液置于温度为0℃的冰水浴中，以0.5ml/s的速率缓慢加入CsBr/H2O溶液，机械搅拌2h，产生黄色沉淀，使用乙醇洗涤黄色沉淀2次，在100℃下烘干1h得到CsPbBr3粉末。
步骤2，按ANF/DMSO溶液与乙醇溶液体积比1：4，将ANF/DMSO溶液倒入乙醇中，进行质子化，使用机械疏解机充分疏解10min，静置30min消泡，得到ANF乙醇分散液。
步骤3，按CsPbBr3与ANF的实际质量比1.5:1将CsPbBr3粉末加入至ANF乙醇分散液中，机械搅拌5min，充分混合至无明显黄色颗粒状粉末，随后进行真空辅助抽滤，制得CsPbBr3/ANF柔性复合薄膜。
实施例2
步骤1，取适量2.5g KOH溶于5ml去离子水中，随后依次加入500ml DMSO和2.5gPPTA，连续机械搅拌24h，利用化学劈裂法，制备得到5mg/ml ANF/DMSO溶液；
制备CsPbBr3粉末：取2.5mmol PbBr2与2mmol CsBr分别加入至3ml HBr与0.5ml去离子水中，机械搅拌15min，得到PbBr2/HBr溶液与CsBr/H2O溶液；
将PbBr2/HBr溶液置于温度为5℃的冰水浴中，以1ml/s的速率缓慢加入CsBr/H2O溶液，机械搅拌2h，产生黄色沉淀，使用乙醇洗涤黄色沉淀5次，在60℃下烘干6h得到CsPbBr3粉末；
步骤2，按ANF/DMSO溶液与乙醇溶液体积比1：4，将ANF/DMSO溶液倒入乙醇中，进行质子化，使用机械疏解机充分疏解10min，静置20min消泡，得到ANF乙醇分散液；
步骤3，按CsPbBr3与ANF的实际质量比1.5:1将CsPbBr3粉末加入至ANF乙醇分散液中，机械搅拌5min，充分混合至无明显黄色颗粒状粉末，随后进行真空辅助抽滤，制得CsPbBr3/ANF柔性复合薄膜。
实施例3
步骤1，取适量1.5g KOH溶于2ml去离子水中，随后依次加入500ml DMSO和2gPPTA，连续机械搅拌48h，利用化学劈裂法，制备得到4mg/ml ANF/DMSO溶液；
制备CsPbBr3粉末：取2mmol PbBr2与2.5mmol CsBr分别加入至2ml HBr与1ml去离子水中，机械搅拌15min，得到PbBr2/HBr溶液与CsBr/H2O溶液；
将PbBr2/HBr溶液置于温度为2℃的冰水浴中，以0.5ml/s的速率缓慢加入CsBr/H2O溶液，机械搅拌1h，产生黄色沉淀，使用乙醇洗涤黄色沉淀3次，在80℃下烘干3h得到CsPbBr3粉末；
步骤2，按ANF/DMSO溶液与乙醇溶液体积比1：9，将ANF/DMSO溶液倒入乙醇中，进行质子化，使用机械疏解机充分疏解5min，静置30min消泡，得到ANF乙醇分散液；
步骤3，按CsPbBr3与ANF的实际质量比1.5:1将CsPbBr3粉末加入至ANF乙醇分散液中，机械搅拌5min，充分混合至无明显黄色颗粒状粉末，随后进行真空辅助抽滤，制得CsPbBr3/ANF柔性复合薄膜。
实施例4
步骤1，取适量1.5g KOH溶于1ml去离子水中，随后依次加入500ml DMSO和1gPPTA，连续机械搅拌12h，利用化学劈裂法，制备得到2mg/mlANF/DMSO溶液；
制备CsPbBr3粉末：取2.5mmol PbBr2与2.5mmol CsBr分别加入至2ml HBr与0.75ml去离子水中，机械搅拌15min，得到PbBr2/HBr溶液与CsBr/H2O溶液；
将PbBr2/HBr溶液置于温度为2℃的冰水浴中，以0.5ml/s的速率缓慢加入CsBr/H2O溶液，机械搅拌1h，产生黄色沉淀，使用乙醇洗涤黄色沉淀3次，在60℃下烘干1h得到CsPbBr3粉末；
步骤2，按ANF/DMSO溶液与乙醇溶液体积比1：4，将ANF/DMSO溶液倒入乙醇中，进行质子化，使用机械疏解机充分疏解10min，静置30min消泡，得到ANF乙醇分散液；
步骤3，按CsPbBr3与ANF的实际质量比1.5:1将CsPbBr3粉末加入至ANF乙醇分散液中，机械搅拌10min，充分混合至无明显黄色颗粒状粉末，随后进行真空辅助抽滤，制得CsPbBr3/ANF柔性复合薄膜。
图2为CsPbBr3/ANF柔性复合薄膜的截面SEM图，可以看出CsPbBr3/ANF柔性复合薄膜具有多层的内部仿贻贝结构，图3为CsPbBr3/ANF柔性复合薄膜的表面SEM图，可以明显的看到CsPbBr3粉末颗粒。图5为实施例5的样品持续在X射线辐射下的衰减系数，可以看出在X射线的辐射下，样品可以保持十分稳定的工作状态。
实施例5
步骤1，取适量1.5g KOH溶于1ml去离子水中，随后依次加入500ml DMSO和1gPPTA，连续机械搅拌12h，利用化学劈裂法，制备得到2mg/mlANF/DMSO溶液；
制备CsPbBr3粉末：取2.5mmol PbBr2与2.5mmol CsBr分别加入至2ml HBr与0.75ml去离子水中，机械搅拌15min，得到PbBr2/HBr溶液与CsBr/H2O溶液；
将PbBr2/HBr溶液置于温度为2℃的冰水浴中，以0.5ml/s的速率缓慢加入CsBr/H2O溶液，机械搅拌1h，产生黄色沉淀，使用乙醇洗涤黄色沉淀3次，在60℃下烘干1h得到CsPbBr3粉末；
步骤2，按ANF/DMSO溶液与乙醇溶液体积比1：4，将ANF/DMSO溶液倒入乙醇中，进行质子化，使用机械疏解机充分疏解10min，静置30min消泡，得到ANF乙醇分散液；
步骤3，按CsPbBr3与ANF的实际质量比9:1将CsPbBr3粉末加入至ANF乙醇分散液中，机械搅拌10min，充分混合至无明显黄色颗粒状粉末，随后进行真空辅助抽滤，制得CsPbBr3/ANF柔性复合薄膜。
实施例6
步骤1，取适量1.5g KOH溶于1ml去离子水中，随后依次加入500ml DMSO和1gPPTA，连续机械搅拌12h，利用化学劈裂法，制备得到2mg/mlANF/DMSO溶液；
制备CsPbBr3粉末：取2.5mmol PbBr2与2.5mmol CsBr分别加入至2ml HBr与0.75ml去离子水中，机械搅拌15min，得到PbBr2/HBr溶液与CsBr/H2O溶液；
将PbBr2/HBr溶液置于温度为2℃的冰水浴中，以0.5ml/s的速率缓慢加入CsBr/H2O溶液，机械搅拌1h，产生黄色沉淀，使用乙醇洗涤黄色沉淀3次，在60℃下烘干1h得到CsPbBr3粉末；
步骤2，按ANF/DMSO溶液与乙醇溶液体积比1：4，将ANF/DMSO溶液倒入乙醇中，进行质子化，使用机械疏解机充分疏解10min，静置30min消泡，得到ANF乙醇分散液；
步骤3，按CsPbBr3与ANF的实际质量比1:1.5将CsPbBr3粉末加入至ANF乙醇分散液中，机械搅拌10min，充分混合至无明显黄色颗粒状粉末，随后进行真空辅助抽滤，制得CsPbBr3/ANF柔性复合薄膜。
对比例1
步骤1，取适量1.5g KOH溶于1ml去离子水中，随后依次加入500ml DMSO和1gPPTA，连续机械搅拌12h，利用化学劈裂法，制备得到2mg/mlANF/DMSO溶液；
步骤2，按ANF/DMSO溶液与乙醇溶液体积比1：4，将ANF/DMSO溶液倒入乙醇中，进行质子化，使用机械疏解机充分疏解10min，静置30min消泡，得到ANF乙醇分散液；
步骤3，将ANF乙醇分散液进行真空辅助抽滤，制得纯ANF柔性复合薄膜。
附图4为实施例4、5、6及对比例1的样品在X射线能量范围内的质量衰减系数，随着X射线能量的增加，质量衰减系数是降低的，这是由于X射线能量越高，材料屏蔽X射线的难度也就越大。实施例6CsPbBr3与ANF的实际质量比为1:1.5，但是复合薄膜的质量衰减系数并没有明显的增大，实施例4、5中随着CsPbBr3含量的增多，质量衰减系数快速增大，这说明CsPbBr3在薄膜内部逐渐建立起了屏蔽网络，使屏蔽性能逐渐增强。另外，相比对比例1中的纯ANF柔性复合薄膜，加入CsPbBr3/ANF柔性复合薄膜的质量衰减系数明显得到了加强，从<10cm2/g增加到>55cm2/g，可以起到明显的X射线屏蔽效果。
以上所述的仅仅是本发明的较佳实施例，并不用以对本发明的技术方案进行任何限制，本领域技术人员应当理解的是，在不脱离本发明精神和原则的前提下，该技术方案还可以进行若干简单的修改和替换，这些修改和替换也均属于权利要求书所涵盖的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种高效X射线屏蔽的CsPbBr3/ANF柔性复合薄膜制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，分别制备ANF/DMSO溶液和CsPbBr3粉末；
CsPbBr3粉末的制备步骤为：
第一步：取适量溴化铅与溴化铯分别加入至溴化氢与去离子水中，机械搅拌，得到PbBr2/HBr溶液与CsBr/H2O溶液；
第二步：将PbBr2/HBr溶液置于冰水浴中，加入CsBr/H2O溶液，加入CsBr/H2O溶液时的速率为0.5~1 ml/s，机械搅拌，产生黄色沉淀，使用乙醇洗涤黄色沉淀，烘干得到CsPbBr3粉末；
步骤2，将ANF/DMSO溶液倒入乙醇中，进行质子化，使用机械疏解机充分疏解，静置消泡后得到ANF乙醇分散液；其中，ANF/DMSO溶液与乙醇的体积比例为1：(4~9)；
步骤3，将CsPbBr3粉末加入至ANF乙醇分散液中，机械搅拌，充分混合至无黄色颗粒状粉末，随后进行真空辅助抽滤，制得CsPbBr3/ANF柔性复合薄膜；其中，CsPbBr3与ANF的实际质量比为(1.5~9):(1~1.5)。
2.根据权利要求1所述的高效X射线屏蔽的CsPbBr3/ANF柔性复合薄膜制备方法，其特征在于，步骤1中，制备ANF/DMSO溶液的制备过程为：取氢氧化钾溶于去离子水中，随后依次加入二甲基亚砜和对位芳纶短切纤维，连续搅拌，利用化学劈裂法即可制得ANF/DMSO溶液。
3. 根据权利要求2所述的高效X射线屏蔽的CsPbBr3/ANF柔性复合薄膜制备方法，其特征在于，KOH为1.5~2.5 g，去离子水为0~5 ml，DMSO为500 ml，PPTA为1~2.5 g，连续搅拌的时间为12~168 h。
4. 根据权利要求1所述的高效X射线屏蔽的CsPbBr3/ANF柔性复合薄膜制备方法，其特征在于，步骤1中，ANF/DMSO溶液的浓度为2~5 mg/ml。
5. 根据权利要求1所述的高效X射线屏蔽的CsPbBr3/ANF柔性复合薄膜制备方法，其特征在于，第一步中，PbBr2的摩尔量为2~2.5 mmol，HBr的体积为2~3 ml，CsBr的摩尔量为2~2.5 mmol，去离子水的体积为0.5~1 ml，机械搅拌的时间为10~15 min。
6. 根据权利要求1所述的高效X射线屏蔽的CsPbBr3/ANF柔性复合薄膜制备方法，其特征在于，第二步中，冰水浴的温度0~5 ℃，机械搅拌的时间为1~2 h，乙醇的洗涤次数2~5次，烘干时的温度为60~100 ℃，烘干时的时间为1~6 h。
7. 根据权利要求1所述的高效X射线屏蔽的CsPbBr3/ANF柔性复合薄膜制备方法，其特征在于，步骤2中，疏解的时间为5~10 min，静置的时间为20~30 min。
8. 根据权利要求1所述的高效X射线屏蔽的CsPbBr3/ANF柔性复合薄膜制备方法，其特征在于，步骤3中，机械搅拌的时间为5~10 min。
9.一种由权利要求1~8任一项所述的高效X射线屏蔽的CsPbBr3/ANF柔性复合薄膜制备方法所制备的复合薄膜。
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Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB851479A (en) * | 1956-09-22 | 1960-10-19 | Everglades Ltd | Improvements in or relating to the coating of cloth, plastic or other pliable material for the protection of personnel from radiation |
| GB954594A (en) * | 1962-06-30 | 1964-04-08 | Gentex Corp | Flexible shield for ionizing radiations |
| US5814824A (en) * | 1995-11-15 | 1998-09-29 | Commonwealth Edison Company | Composite thermal insulation and radioactive radiation shielding |
| CN104861958A (zh) * | 2015-05-14 | 2015-08-26 | 北京理工大学 | 一种钙钛矿/聚合物复合发光材料及其制备方法 |
| CN107316668A (zh) * | 2017-08-02 | 2017-11-03 | 北京大学 | 一种基于钙钛矿材料的x射线防护结构及其制备方法 |
| CN108193549A (zh) * | 2018-03-08 | 2018-06-22 | 南通大学 | 一种X、γ射线防护芳纶纸的制备方法 |
| CN111469506A (zh) * | 2020-03-17 | 2020-07-31 | 江苏丽洋新材料股份有限公司 | 一种新型核辐射防护材料其制备方法 |
| CN113845909A (zh) * | 2021-09-27 | 2021-12-28 | 中国科学院高能物理研究所 | 一种高分辨率闪烁体薄膜、制备方法和制备设备及应用 |
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Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB851479A (en) * | 1956-09-22 | 1960-10-19 | Everglades Ltd | Improvements in or relating to the coating of cloth, plastic or other pliable material for the protection of personnel from radiation |
| GB954594A (en) * | 1962-06-30 | 1964-04-08 | Gentex Corp | Flexible shield for ionizing radiations |
| US5814824A (en) * | 1995-11-15 | 1998-09-29 | Commonwealth Edison Company | Composite thermal insulation and radioactive radiation shielding |
| CN104861958A (zh) * | 2015-05-14 | 2015-08-26 | 北京理工大学 | 一种钙钛矿/聚合物复合发光材料及其制备方法 |
| CN107316668A (zh) * | 2017-08-02 | 2017-11-03 | 北京大学 | 一种基于钙钛矿材料的x射线防护结构及其制备方法 |
| CN108193549A (zh) * | 2018-03-08 | 2018-06-22 | 南通大学 | 一种X、γ射线防护芳纶纸的制备方法 |
| CN111469506A (zh) * | 2020-03-17 | 2020-07-31 | 江苏丽洋新材料股份有限公司 | 一种新型核辐射防护材料其制备方法 |
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