TWI500045B - 輻射吸收材料與其製備方法以及輻射屏蔽複合材料與其製備方法 - Google Patents

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Description

輻射吸收材料與其製備方法以及輻射屏蔽複合材料與其製備方法
本發明係關於輻射屏蔽複合材料，更特別關於包含輻射吸收材料的輻射屏蔽複合材料。
當能量粒子如原子與次原子穿過介質時，將產生全電磁光譜的電磁波如輻射。輻射通常分為離子化輻射與非離子化輻射。中子輻射為一種離子輻射，係由自由中子組成。與其他離子化輻射如高破壞力的X-光或伽瑪輻射相較，中子輻射對人體造成的生物傷害更強。因此需要中子屏蔽材料以屏蔽阻擋中子輻射，以在中子輻射存在的場所保護僱員與一般民眾。此外，飛行器飛航時可能接觸含有宇宙中子的宇宙輻射，而中子輻射可能干擾或損害飛行器上的電子裝置，造成慘重事故的可能性。如此一來，屏蔽用於飛航中的電子儀器為重要課題。
習知屏蔽中子的方式，包含以氫原子將快中子減速至慢熱中子，再以具有較大中子吸收截面積的中子吸收元素吸收慢熱中子。為有效屏蔽中子，中子屏蔽材料需具有包含大 量氫的材料，以及大中子吸收截面的中子吸收元素。當中子屏蔽材料中的氫越多，則中子減速的效果越強。由於聚乙烯(PE)含有大量氫，通常可用於中子屏蔽部件。中子吸收元素包含硼(B)、鋰(Li)、鎘(Cd)、鐵(Fe)、鉛(Pd)、或鎵(Ga)。由於硼易於取得，因此為常見的中子吸收元素。
形成中子屏蔽材料的習知方法之一，包括將含硼化合物如氧化硼(B2 O3 )或碳化硼(B4 C)混掺至高氫密度的基材中，以形成具有高中子屏蔽能力的複合材料。然而此中子屏蔽材料中大部份的硼原子將聚集成微米尺寸的團簇物，而無單獨的硼原子分散於硼原子之團簇物之間，使中子屏蔽材料難以捕獲入射中子。如此一來，入射中子可穿過中子屏蔽材料而不滿足屏蔽功效。改善此中子屏蔽部件的方法需要將額外大量的硼化合物添加至基材中，或增加複合材料的厚度。然而大量的硼化物會增加成本，而較厚的屏蔽部件可能不適用於防護衣或防護面具。
近來有報導指出包含奈米尺寸之原子級輻射吸收材料的輻射屏蔽部件，可改善輻射吸收效能。
本發明一實施例提供之輻射吸收材料，包括：載體；以及異質元素，掺雜於載體中，且異質元素於載體中的含量大於15原子%。
本發明一實施例提供之輻射屏蔽複合材料，包括：基材；以及上述的輻射吸收材料，分散於基材中。
本發明一實施例提供之輻射吸收材料的製備方 法，包括：將載體與用於異質元素之異質元素前驅物加入溶劑中；混合溶劑中的載體與異質元素前驅物以製備溶液；以及於載體與異質元素前驅物之間誘發熱反應，以形成輻射吸收材料，其中載體掺雜異質元素，且熱反應進行於反應氣體中。
本發明一實施例提供之輻射屏蔽複合材料的製備方法，包括：將載體與用於異質元素之異質元素前驅物加入溶劑中；混合溶劑中的載體與異質元素前驅物以製備溶液；加熱溶液以移除溶劑，並乾燥載體與異質元素前驅物以製備混合粉末；於載體與異質元素前驅物之間誘發熱反應，以形成輻射吸收材料，其中載體掺雜異質元素，熱反應進行於反應氣體中，且反應氣體包含惰性氣體與蝕刻氣體；混合輻射吸收材料與基材，以製備混合物；以及處理混合物，以形成輻射屏蔽複合材料。
100‧‧‧輻射屏蔽複合材料
110‧‧‧輻射吸收材料
120‧‧‧基材
130‧‧‧載體
140‧‧‧異質元素
210、310‧‧‧團簇物
220、320、610、630‧‧‧奈米碳管
410‧‧‧碳原子
420‧‧‧硼原子
510、520、530‧‧‧製程
620、640‧‧‧硼前驅物
700‧‧‧反應器
710‧‧‧腔室
720‧‧‧進氣口
730‧‧‧出氣口
740‧‧‧上方加熱器
750‧‧‧下方加熱器
760‧‧‧舟盤
810、820、830、840、910、920、930、940、950、960、1210、1220、1230、1240、1250‧‧‧線段
1010、1020、1030、1040、1050‧‧‧曲線
第1圖係輻射屏蔽複合材料的示意圖。
第2圖係嵌入掺雜的示意圖。
第3圖係另一嵌入掺雜的示意圖。
第4圖係取代掺雜的示意圖。
第5圖係一實施例中，製備輻射吸收材料之方法的流程圖。
第6A圖係一比較例中，未經預處理的奈米碳管與硼前驅物製備之混合物的示意圖。
第6B圖係一實施例中，經預處理的奈米碳管與硼前驅物製備之混合物的示意圖。
第7圖係一實施例中，反應器的示意圖。
第8A與8B圖係經預處理與未經預處理之樣品，其硼原子濃度對應反應溫度之線段圖。
第9A與9B圖係以不同的反應氣體製備之樣品，其硼原子濃度對應反應溫度之線段圖。
第10圖係以不同反應氣體製備之樣品的XPS光譜。
第11圖係一實施例中，製備之樣品的EELS光譜。
第12A與12B圖係不同的輻射屏蔽複合材料，其輻射衰減率(I/I0 )對應厚度之線段圖。
下述實施例與實例將搭配圖式詳述本發明，並儘可能以相同標號標示圖式中相同或類似的部件。
下述實施例提供輻射屏蔽複合材料。第1圖係一實施例中，輻射屏蔽複合材料100的示意圖。輻射屏蔽複合材料100包含輻射吸收材料110分散於基材120中。輻射吸收材料110更包含載體130，以及掺雜於載體130中的異質元素140。
基材120包含高分子、陶瓷材料、金屬、合金、纖維、纖維素、氧化矽(SiO2 )、或矽。高分子基材包含聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯(PE)、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、環氧樹脂、橡膠、或上述之組合。金屬基材包含不鏽鋼、鋁(Al)、鈦(Ti)、鋯(Zr)、鈧(Sc)、釔(Y)、鈷(Co)、鉻(Cr)、鎳(Ni)、鉭(Ta)、鉬(Mo)、鎢(W)、或上述之組合。
輻射吸收材料110係分散於基材120中的方法可為 均化方法，包括混掺、混合、複合(compounding)、超音波輔助均化、球磨、或氣流碾磨。
輻射吸收材料
如前所述，輻射吸收材料110包含載體130，與掺雜於載體130中的異質元素140。載體130可包含零維材料、一維材料、二維材料、三維材料、或上述之組合。零維材料包含碳黑或量子點。一維奈米材料可為奈米線、奈米棒、奈米管、或奈米纖維等結構。舉例來說，一維奈米材料包含奈米碳線、單壁奈米碳管(SWCNT)、雙壁奈米碳管(DWCNT)、多壁奈米碳管(MWCNT)、奈米碳纖、或任何其他無機奈米線如奈米矽線。一維奈米材料的平均長度可介於約0.01μm至100μm之間，且一維奈米材料的平均直徑可介於約1nm至100nm之間。二維奈米材料之結構可為片狀、膜狀、或板狀。舉例來說，二維奈米材料包含石墨烯、石墨烯氧化物、還原的石墨烯氧化物、鑽石膜、或二氧化矽(SiO2 )膜。舉例來說，三維奈米材料(如基體材料)包含石墨、鑽石、或矽晶圓。載體130可由下列材料製成：碳(C)、矽(Si)、中孔洞材料、高分子、陶瓷、金屬、離子鹽、任何其他材料、或上述之組合。在一實施例中，異質元素可掺雜至載體中，且掺雜比率高於15原子百分比(at%)。在另一實施例中，異質元素掺雜至載體中的掺雜比率可高於25原子百分比(at%)。在又一實施例中，異質元素掺雜至載體中的掺雜比率可高於32.15原子百分比(at%)。異質元素可掺雜於矽系統如氧化矽膜或矽晶圓中，且掺雜比率高於10原子百分比(at%)。
異質元素140為輻射吸收元素，其具有較大的輻射 吸收截面。異質元素140可包含下列金屬：硼(B)、鋰(Li)、釓(Gd)、釤(Sm)、銪(Eu)、鎘(Cd)、鏑(Dy)、鉛(Pb)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、或銀(Ag)。異質元素140之尺寸可介於約0.05nm至幾十奈米之間。
在某些實施例中，載體130係由碳組成，而異質元素130為硼。輻射吸收材料110中的硼與碳之莫耳比介於約0.1至約100之間。此外，輻射吸收材料110之硼濃度可介於約0.01at%至約50at%之間。
異質元素140掺雜至載體130中的方法可分為兩種：嵌入法與取代法。異質元素140的原子團簇物陷入或嵌入二維之載體130的層與層之間，即所謂的嵌入法。第2與3圖係硼嵌入至雙壁奈米碳管的上視圖。如第2圖所示，硼原子的團簇物210陷入奈米碳管220的中心。如第3圖所示，硼原子的團簇物310嵌入奈米碳管320的層與層之間。
當載體130的原子被異質元素140的原子取代時，載體130之原子與異質元素140之原子之間將產生化學鍵結，此即所謂的取代法。第4圖係硼取代碳晶格的示意圖。如第4圖所示，硼原子420取代碳奈米管晶格中的一個碳原子410。
除了掺雜以外，異質元素140可藉由官能基化的方法連結至載體130，而異質元素140之原子可連結至載體130之原子。官能基化的方法包含共價鍵、非共價鍵官能基化、或吸附。
在共價鍵官能基化的方法中，化學共價鍵形成於異質元素140與載體130的原子之間。通常可先氧化載體，再進 行還原反應以達上述目的。首先，先以強氧化劑如硝酸、KMnO4 /H2 SO4 、或氧氣處理載體130如奈米碳管，以氧化載體130並形成含氧官能基於載體130的表面上。這些含氧官能基為化學活性基團，可作為後續化學活化中心，經由還原反應可鍵結異質元素140的原子。接著使氧化載體與含有異質元素140之原子的反應性化合物(如鹽類)進行還原反應。
在採用π-作用力之非共價鍵官能基化的方法中，將官能基連結至載體130的方法不需擾亂載體130之電子網路。當異質元素140中的配位分子為π-作用力中的金屬陽離子時，主宰陽離子-π-作用力者為靜電及誘導能的組合。具有強束縛能與高選擇性的多種受體(如Na+ 、Ag+ 、或Fe2+ )，可用於陽離子-π-作用力設計之金屬陽離子。
在吸附法中，可採用還原劑或無還原劑直接還原熔融前驅物(如金屬鹽)，使異質元素140的金屬奈米粒子連結至碳為主的載體130。
輻射吸收材料的製備方法
第5圖係一實施例中，製備第1圖中的輻射吸收材料110之方法的流程圖。在此實施例中，異質元素140為硼。此外，此實施例之載體130為奈米碳管。
當異質元素140為硼時，硼的形成方法可採用固態硼前驅物、液態硼前驅物、氣態硼前驅物、或上述之組合。固態硼前驅物包含氧化硼(B2 O3 )、碳化硼(B4 C)、氮化硼(BN)、硼酸(H3 BO3 )、或任何其他含硼化合物。舉例來說，液態硼前驅物包含硼酸水溶液(H3 BO3(aq) )、硼酸三乙酯(C6 H15 BO3 )、或類 似物。舉例來說，氣態硼前驅物包含三乙基硼烷((C2 H5 )3 B)、三氯化硼(BCl3 )、乙硼烷(B2 H6 )、或類似物。
當固態硼前驅物為氧化硼(B2 O3 )時，氧化硼與奈米碳管之間的反應如下式：xB2 O3 +(2+3x)CCNT → 2Bx CCNT +3xCO
其中CCNT 指的是奈米碳管，而x為大於或等於0的整數。
製備輻射吸收材料110的製程中，起始的製程510為預處理包含固態硼前驅物與原始奈米碳管的原料。原料中的硼與碳之莫耳比可介於1至10之間。若硼與碳之莫耳比小於1，將無法有效掺雜硼至奈米碳管中。若硼與碳之莫耳比大於10，則奈米碳管不足而浪費大部份的硼。原始奈米碳管為疏水性，且因強凡德瓦力而傾向捆在一起。捆在一起的原始奈米碳管會降低奈米碳管與硼前驅物之間的接觸面積，並降低硼在奈米碳管中的掺雜比率。預處理的製程510其目的在於增加奈米碳管與硼前驅物之間的接觸面積。
在預處理的製程510中，先將固態硼前驅物溶解於溶劑中。溶劑包含水、有機溶劑、離子溶劑、或上述之組合。在預處理製程中，可加熱或不加熱溶劑。接著將原始奈米碳管加入溶劑中。在某些實施例中，在將奈米碳管加入溶劑前，先改質奈米碳管使其具有親水性，以增加奈米碳管與硼前驅物之間的接觸面積。在某些實施例中，可將分散劑加入溶劑。在將原始奈米碳管加入溶劑中之後，將原始奈米碳管與硼前驅物均勻混合於溶劑中。混合原始奈米碳管與硼前驅物的方法包含共超音、含浸、共沉澱、或上述之組合。接著加熱含有原始奈米 碳管與硼前驅物之溶液，以移除多餘溶劑。最後過濾上述溶液以得奈米碳管與硼前驅物，並乾燥其以得混合粉末。
第6A圖係一比較例中，未進行預處理之奈米碳管610與硼前驅物620之混合物的示意圖。如第6A圖所示，奈米碳管610捆在一起，因此硼前驅物620與奈米碳管610無法均勻混合。第6B圖係先進行預處理的製程510後，再製備奈米碳管630與硼前驅物640之混合物的示意圖。如第6B圖所示，硼前驅物640均勻分散於奈米碳管630之間。
回到第5圖，在預處理的製程510後，進行反應的製程520。在反應的製程520中，於奈米碳管與硼前驅物之間誘發碳熱反應。
在某些實施例中，將奈米碳管與硼前驅物之混合粉末置於第7圖中的反應器700。反應器700包含水平延伸的腔室710以容納混合粉末、進氣口720位於腔室710之一端、出氣口730位於腔室710的另一端、上方加熱器740位於腔室710的上側、以及下方加熱器750位於腔室710的下側。
腔室710可由鋁組成，其直徑可為約50mm。混合粉末係置於舟盤760後，再將其置於腔室710中。進氣口720提供反應氣體至腔室710，而反應氣體包括約0至20vol%之蝕刻氣體與惰性氣體。舉例來說，惰性氣體包含氬(Ar)、氫(H2 )、或氮(N2 )。舉例來說，蝕刻氣體包含氨(NH3 )或可蝕刻奈米碳管的任何其他氣體。蝕刻氣體形成空洞缺陷於奈米碳管的結晶晶格上，而空洞稍後可掺雜硼原子。蝕刻氣體的元素(如氮)可掺雜至奈米碳管中。掺雜於奈米碳管中的氮與碳的莫耳比一般接近 1：1。當奈米碳管掺雜硼與氮時，Bx Cy Nz 結構具有更高的硼掺雜比例。出氣口730可排出碳熱反應產生的反應副產品氣體。
上方加熱器740與下方加熱器750可用以預熱腔室710，使其溫度自室溫升至反應溫度。預熱速率可為5℃/分鐘。上方加熱器740與下方加熱器750亦用以加熱腔室710，使其溫度至反應溫度(如至少900℃)一段預定時間，並讓奈米碳管與硼前驅物充份反應。此外，上述反應係進行於常壓下。
回到第5圖，在反應的製程520後，進行冷卻的製程530。在冷卻的製程530中，反應的製程520所形成的產物將冷卻至室溫。冷卻的製程530可為自然冷卻，而不需任何冷卻機制。在另一實施例中，冷卻的製程530可採用冷卻機制如提供冷卻氣體至腔室710中。
在冷卻的製程530後，可進行清潔的製程540。在清潔的製程540中，清潔反應的步驟520中形成的產物，以移除未反應的原料。在某些實施例中可省略清潔步驟，因為未反應的原料包含硼，仍具有中子吸收特性。上述未反應的含硼原料可與輻射吸收材料一起包含於輻射屏蔽複合材料中。反應最後形成的產物為輻射吸收材料，其中硼係掺雜於奈米碳管中。
輻射屏蔽複合材料
回到第1圖，輻射屏蔽複合材料100包含輻射吸收材料110與基材120。基材120包含高分子、陶瓷材料、金屬、合金、纖維、纖維素、二氧化矽(SiO2 )、矽、或上述之組合。高分子基材包含聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯(PE)、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、 環氧樹脂、橡膠、或上述之組合。上述橡膠可擇自下列群組中一或多者：合成橡膠、天然橡膠、矽酮系橡膠、與氟系橡膠。金屬基材包含不鏽鋼、鋁(Al)、鈦(Ti)、鋯(Zr)、鈧(Sc)、釔(Y)、鈷(Co)、鉻(Cr)、鎳(Ni)、鉭(Ta)、鉬(Mo)、鎢(W)、或上述之組合。
在某些實施例中，輻射屏蔽複合材料100亦可包含分散劑、界面活性劑、流變劑、抗沉降劑、或上述之組合。輻射吸收材料110於輻射屏蔽複合材料100中的含量介於約0.01wt%至約50wt%之間。輻射吸收材料110係均勻的分散在整個基材120中，以形成網路結構，並增加輻射屏蔽複合材料100之輻射吸收效能。在另一實施例中，輻射吸收材料110於輻射屏蔽複合材料100中的含量小於20wt%。
輻射屏蔽複合材料100可作為醫院中的手術室之建築材料。在此例中，輻射屏蔽複合材料100可為厚度介於約3cm至約5cm之間的板狀物。在另一實施例中，輻射屏蔽複合材料100可作為基板上的塗層以保護基板。在此例中，輻射屏蔽複合材料100之塗層厚度可介於約0.01μm至約100μm之間。在又一實施例中，輻射屏蔽複合材料100可作為軟性複合材料如薄膜。在此例中，輻射屏蔽複合材料100之薄膜厚度可介於約0.01cm至0.1cm之間。
輻射屏蔽複合材料的製備方法
在某些實施例中，輻射屏蔽複合材料100之製備方法可為混合基材120與輻射吸收材料110，再熱壓上述之混合物以形成輻射屏蔽複合材料100。變更混合製程的參數如溫度、 轉速、與時間，可調整輻射吸收材110於基材120中的分散度與相容性。除了熱壓法以外，處理混合物以形成輻射屏蔽複合材料100的方法還包括射出成型、吹塑成型、壓縮成型、押出、押出鑄造、層壓、發泡、塗佈、糊狀配方、鑄造、纖維紡絲/拉伸、噴灑、板槽鑄造、或合金法。
在另一實施例中，可熱壓基材120，再塗佈、射出、層壓、浸潤、刮塗、或噴灑輻射吸收材料110於熱壓後之基材120的一側上。
在又一實施例中，當基材120為金屬或合金時，輻射屏蔽複合材料100之製備法可為混合基材120與輻射吸收材料110，再熔鑄或熱壓上述混合物以形成輻射屏蔽複合材料100。
在某些實施例中，熱壓混合物以形成輻射屏蔽複合材料100。此外，在處理混合物以形成輻射屏蔽複合材料之前，可先將添加劑添加至混合物中。添加劑可為分散劑、界面活性劑、流變劑、抗沉降劑、或上述之組合。
為使本技術領域中具有通常知識者更理解本發明，將提供下述實施例以進一步說明(而非侷限)本發明。
實施例1(製備掺雜硼的奈米碳管)
不進行預處理製程即製備樣品的實施例中，先均勻混合氧化硼(B2 O3 )粉末與原始多壁奈米碳管(MWCNT)以作為反應物。反應物中的硼與碳之莫耳比可介於1至10之間。
先預處理製程再製備樣品的實施例中，先溶解氧化硼至80℃的去離子水中。接著將原始MWCNT緩慢加入去離 子水中，以形成漿狀溶液。漿狀溶液中硼與碳之莫耳比可介於1至10之間。以磁石持續均勻地攪拌溶液，且磁石轉速為450rpm。接著加熱含有原始MWCNT與氧化硼之溶液以移除多餘的水。最後過濾並以60℃乾燥混合物，即取得混合粉末態的反應物。
不論是否進行預處理，製備掺雜硼之奈米碳管的反應物其硼與碳之莫耳比介於3至7之間。接著將混合的反應物置入氧化鋁的舟盤中，再將其置入高溫反應腔室以進行反應。上述反應之溫度控於900℃至1200℃之間。氬氣(或氨/氬混合氣體)可作為反應氣體。上述反應之時間控於4小時。在反應過後，以熱水洗除未反應之氧化硼，再過濾取得產物。之後將產物置入60℃之乾燥器以乾燥產物。樣品1至樣品29的製程條件與樣品中的硼含量如第1表所示。
X光光電光譜(XPS)係用以確認樣品1至29的原子濃度，結果如第1表及第8A、8B、9A、與9B圖所示。第8A與8B圖係樣品1至16(進行或未進行預處理)中，硼原子濃度對應反應溫度之線段圖。在第8A與8B圖中，線段810指的是樣品1至4，其反應物中硼與碳之莫耳比為3，且未進行預處理。線段820指的是樣品5至8，其反應物中硼與碳之莫耳比為5，且未進行預處理。線段830指的是樣品9至12，其反應物中硼與碳之莫耳比為7，且未進行預處理。線段840指的是樣品13至16，其反應物中硼與碳之莫耳比為5，且進行預處理。如第8A與8B圖所示，即使反應中僅提供純氬作為反應氣體，先進行預處理再製備之樣品13至16的硼原子濃度，遠高於未進行預處理即製備之樣品1至12的硼原子濃度。
第9A與9B圖係樣品5至13與樣品13至28(反應採用或不採用氨作為蝕刻氣體)中，硼原子濃度對應反應溫度之線段圖。如第9A與9B圖所示，線段910指的是樣品5至8，其未進行預處理，且提供之反應氣體只包含純氬。線段920指的是樣品13至16，其進行預處理，且提供之反應氣體只包含純氬。線段930指的是樣品17至19，其進行預處理，且提供之反應氣體包含氬與0.5vol%的氨。線段940指的是樣品20至22，其進行預處理，且提供之反應氣體包含氬與1vol%的氨。線段950指的是 樣品23至25，其進行預處理，且提供之反應氣體包含氬與3vol%的氨。線段960指的是樣品26至28，其進行預處理，且提供之反應氣體包含氬與10vol%的氨。如第9A與9B圖所示，反應氣體含氨可明顯增加硼濃度，且氨的濃度越高，硼濃度亦隨之越高。此外，樣品27、28、與29的硼濃度高於15原子%，可用於中子吸收及屏蔽等應用。
XPS亦可用以偵測樣品中的奈米碳管內的掺雜型態。第10圖顯示採用不同反應氣體製備之樣品的XPS光譜。如第10圖所示，曲線1010對應樣品16，製備其之反應氣體只包含純氬。曲線1020對應樣品19，製備其之反應氣體包含氬與0.5vol%的氨。曲線1030對應樣品22，製備其之反應氣體包含氬與1vol%的氨。曲線1040對應樣品25，製備其之反應氣體包含氬與3vol%的氨。曲線1050對應樣品28，製備其之反應氣體包含氬與10vol%的氨。
一般而言，XPS光譜中的峰值位置可用以確認奈米碳管中的硼掺雜型態。當束縛能峰值位於190eV至194eV之間時，硼係取代掺雜於奈米碳管中。當束縛能峰值位於186eV至190eV之間時，硼係嵌入掺雜於奈米碳管中。如第10圖所示，曲線1010之一束縛能峰值位於190eV與194eV之間，且另一束縛能峰值位於186eV至190eV之間。如此一來，以只含純氬之反應氣體製備之樣品16，其硼係取代掺雜及嵌入掺雜於奈米碳管中。另一方面，曲線1020、1030、1040、與1050之束縛能峰值僅位於190eV至194eV之間。如此一來，以含氬與氨之反應氣體製備之樣品19、22、25、與28，其硼僅取代掺雜於奈米碳管中。
電子能量損失圖譜(EELS)可進一步確認硼取代的現象。第11圖係樣品28之EELS圖譜。如第11圖所示，EELS圖譜包含碳的K邊緣峰值如287eV與295eV，以及硼的K邊緣峰值如193eV與200eV。由碳的K邊緣峰值287eV與硼的K邊緣峰值193eV可知，硼與奈米碳管晶格中的碳具有鍵結，因此確認樣品28中的硼取代現象。
如上述解釋，當硼原子的團簇物(等級介於約0.1nm至約1nm之間)嵌入奈米碳管的層與層之間，此即嵌入掺雜。當硼原子取代奈米碳管的碳原子時，此即取代掺雜。如此一來，取代掺雜比嵌入掺雜更能讓硼均勻地分散於奈米碳管中，且取代掺雜硼的作法能讓輻射吸收材料具有更佳的輻射吸收效率。
實施例2(製備掺雜硼的奈米材料)
此實施例之製備方法與實施例1類似，差異在於此實施例將MWCNT載體置換為多種其他載體。樣品30至35採用不同的奈米材料作為載體，如第2表所示。
樣品30、33、34、與35具有非常高的硼含量(大於30at%)，適用於中子吸收與屏蔽等應用。
實施例3(製備包含掺雜硼之奈米碳管的輻射屏蔽複合材料)
此實施例採用雙螺桿混料機(compounder)，將高分子基材分別與實施例1製備之樣品16與樣品28混合，以形成第一混合物與第二混合物。高分子基材為高密度聚乙烯(HDPE)。上述混合製程歷時5分鐘，雙螺桿混料機的轉速為75rpm，且混合溫度為180℃。第一混合物中硼其重量%約為0.25%，而第二混合物中的硼其重量%約為1.44%。接著熱壓合第一混合物與第二混合物以形成厚度3mm之輻射屏蔽複合材料板。樣品36係由樣品16製備，而樣品37係由樣品28製備。
實施例4(製備吸附硼酸的奈米碳管)
將市售氧化硼粉末溶於80℃的熱水，以形成硼酸水溶液。接著將多壁奈米碳管(MWCNT)混合至溶液中，並持續攪拌30分鐘。氧化硼與奈米碳管之莫耳比為5。持續加熱上述溶液(80℃)直到溶液中的水蒸發，且混合物轉為漿料狀。接著將上述漿料置於80℃的乾燥機中，以形成乾粉。藉由掃描式電子顯微鏡(SEM)可確認混合物的乾粉中沒有氧化硼顆粒，只有管狀的奈米碳管。X-光繞射結果顯示混合物的乾粉中有硼酸(H3 BO3 )，且具有石墨之sp2(002)峰值。上述乾粉的(002)峰值與原始奈米碳管的(002)峰值之位置相同，可確定乾粉沒有掺雜硼之奈米碳管的晶體結構。換言之，乾粉中的硼酸係吸附於奈米碳管。
實施例5(製備含有吸附硼酸之奈米碳管的輻射屏蔽複合材料)
此實施例之製備方法與實施例3相同，差別在於此實施例採用實施例4製備之吸附硼酸的奈米碳管，而非掺雜硼的奈米碳管。此實施例製備之結果為樣品38。
比較例1(製備包含氧化硼顆粒的輻射屏蔽複合材料)
此比較例之製備方法與實施例3相同，差別在於採用不同用量之氧化硼顆粒，而非掺雜硼的奈米碳管，氧化硼顆粒的尺寸介於200微米至500微米之間。此比較例製備之結果為樣品39與40。
比較例2(製備含奈米碳管的輻射屏蔽複合材料)
此比較例之製備方法與實施例3相同，差別在於採用純奈米碳管，而非掺雜硼的奈米碳管。此比較例製備之結果為樣品41。
比較例3(製備只含基材的輻射屏蔽複合材料)
此比較例之製備方法與實施例3相同，差別在於不含掺雜硼的奈米碳管。此比較例製備之結果為樣品42。
實施例3、實施例5、與比較例1中，用以製備輻射屏蔽複合材料之樣品36至40的條件如第3表所示。
第12A與12B圖係樣品36至40的中子衰減率(I/I0 )對厚度之線段圖。I0 為入射中子流的強度，而I為穿過複合材料後的中子流強度。如第12A與12B所示，線段1210對應樣品40、線段1220對應樣品37、線段1230對應樣品38、線段1240對應樣品39、且線段1250對應樣品36。
中子衰減率可由下式表示：
其中t為複合材料板的厚度，Σth 為巨觀中子吸收截面。對每一樣品而言，Σth 可由對應線段之斜率計算而得。
藉由複合材料之巨觀中子吸收截面Σth ，可計算複合材料之比巨觀中子吸收截面(比Σth )如下式：
比巨觀中子吸收截面為用於特定中子屏蔽材料的特性參數，可表示中子屏蔽材料吸收中子能力的好壞。一般而言，當特定中子屏蔽材料的比中子吸收截面越高，其中子屏蔽效能越好。
第4表列出樣品36至40之巨觀中子吸收截面與比中子吸收截面。如第4表所示，本發明實施例製備之樣品36與37的輻射屏蔽效能，優於樣品38、39、與40的輻射屏蔽效能。
藉由Brunauer-Emmett-Teller(BET)法，可計算本發明實施例製備之掺雜硼的奈米碳管、奈米碳管、與氧化硼顆粒的表面積。不同樣品其不同材料之表面積如第5表所示。
一般而言，當中子吸收材料的表面積越大，其硼原子與中子碰撞的機率越高，有利於捕獲吸收中子。如第5表所示，本發明實施例製備之掺雜硼的奈米碳管的BET表面積大於其他材料的BET表面積，因此具有較佳的中子吸收效能。
藉由美國材料試驗學會(ASTM)之D638方法，可量測輻射屏蔽複合材料的機械性質，如第6表所示。
一般而言，奈米碳管可改善輻射屏蔽複合材料的機械性質，使其適用於醫院中的手術室之建築材料。然而氧化硼會降低輻射屏蔽複合材料的拉伸強度。如第6表所示，以掺 雜硼之奈米碳管作為輻射吸收材料之輻射屏蔽複合材料，其機械性質遠優於其他輻射屏蔽複合材料的機械性質。
上述實施例提供包含輻射吸收材料的輻射屏蔽複合材料，以及製備輻射屏蔽複合材料的方法。此方法以輻射吸收元素的原子(如硼)取代碳材之表面晶格中的碳原子，且取代的硼原子可與未取代的相鄰碳原子形成穩定鍵結，完成原子級輻射吸收材料。
本發明實施例製備之輻射屏蔽複合材料具有下述優點。首先，輻射吸收元素(如硼)係以原子態分散於整個輻射屏蔽複合材料中，因此可降低輻射滲漏的問題。再者，取代反應可形成穩定的共價鍵，進而增加輻射屏蔽複合材料的耐用性。三者，碳載體材料具有高比表面積，可增加與輻射粒子(如中子)接觸的機會，進而增加輻射吸收元素(如硼)吸收輻射的機會。四者，碳材為具有質輕與低密度等特性的可撓材料，適用於輕量的可撓輻射屏蔽部件，即增加其應用範圍。五者，碳材的機械性質優異，可增加輻射屏蔽複合材料的性質與耐用性。六者，碳原子的原子量低，且石墨為優良的中子減速材料，因此可增加屏蔽部件中的整體中子屏蔽效果。最後，碳載體材料之表面為非平面，且HDPE基材亦為非平面，因此兩者之間具有優異的相容性，使碳載體材料可均勻分散在HDPE基材中。
本技術領域中具有通常知識者在上述內容教示下，應可進行本發明的其他實施例。上述內容與實施例僅用以說明本發明，本發明之範疇與精神當視後述申請專利範圍而定。
除了輻射屏蔽以外，輻射吸收材料亦可具有其他應用如儲氫、電化學感測、中子偵測、用於鋰離子電池的電材料、燃料電池中的氧還原、用於超級電容的電材料、有機物/油的清潔製程、純化水、觸媒載體、用於腫瘤工程與細胞成長的支撐架、機械感測、用於透明導光膜的材料、用於電子元件的輻射硬化封裝、能量捕獲、核子醫學手術室的建築材料、核子醫學治療的塗層或薄膜、以及可撓材料。輻射吸收材料之厚度可介於1cm至5cm之間，以作為核子醫學治療手術室所用的建築材料。輻射吸收材料之厚度可介於0.01μm至10μm之間，以作為核子醫學治療所用的塗層或薄膜。輻射吸收材料之厚度可介於0.01cm至0.5cm之間，以用於可撓材料。
此外，依據本發明實施例形成之輻射吸收材料，其機械強度可依應用需求而變化調整。舉例來說，基材如高分子或金屬可用以形成前述的複合材料。在某些實施例中，輻射吸收材料本身即足以用於所需應用。
上述提供之實施例進一步詳述本發明的某些實施例。本技術領域中具有通常知識者應理解，上述實施例中的技術可運作良好，因此構成了可實施的模式。然而本技術領域中具有通常知識者在現有的內容應理解，除了具體的實施方式外還可在不違反本發明的精神與範疇進行其他變化，仍可獲得相似或相同的結果。
100‧‧‧輻射屏蔽複合材料
110‧‧‧輻射吸收材料
120‧‧‧基材
130‧‧‧載體
140‧‧‧異質元素

Claims (33)

  1. 一種輻射吸收材料，包括：一載體；以及一異質元素，掺雜於該載體中，且該異質元素於該載體中的含量大於15原子%，其中該輻射吸收材料其X-光光電光譜於190eV至194eV之間具有至少一束縛能峰值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之輻射吸收材料，其中該異質元素掺雜於該載體中的方法包括取代法、嵌入法、或上述之組合。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之輻射吸收材料，其中該異質元素於該載體中的含量大於25原子%。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之輻射吸收材料，其中該異質元素於該載體中的含量大於32.15原子%。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之輻射吸收材料，其中該載體包含零維材料、一維材料、二維材料、基體材料、或上述之組合。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之輻射吸收材料，其中該載體包括碳黑、量子點、奈米線、奈米棒、奈米管、奈米纖維、多壁奈米碳管、單壁奈米碳管、石墨烯、石墨烯氧化物、還原的石墨烯氧化物、鑽石膜、二氧化矽膜、石墨、矽晶圓、或上述之組合。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之輻射吸收材料，其中該異質元素包括硼、鋰、釓、釤、銪、鎘、鏑、鉛、鐵、或上述之 組合。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之輻射吸收材料，其X-光光電光譜於186eV至190eV之間具有至少一束縛能峰值。
  9. 一種輻射屏蔽複合材料，包括：一基材；以及如申請專利範圍第1至8項中任一項的輻射吸收材料，分散於該基材中。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之輻射屏蔽複合材料，其中該輻射吸收材料於該輻射屏蔽複合材料中的含量小於20wt%。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之輻射屏蔽複合材料，其中該基材包括高分子、陶瓷材料、金屬、合金、纖維、纖維素、二氧化矽、矽、或上述之組合。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之輻射屏蔽複合材料，其中該基材包括高分子，且該高分子包括聚乙烯。
  13. 如申請專利範圍第9項所述之輻射屏蔽複合材料，其中該輻射吸收材料分散於該基材中的方法包括一均化方法，且該均化方法包括混掺、混合、複合(compounding)、或上述之組合。
  14. 一種輻射吸收材料的製備方法，包括：將一載體與一異質元素前驅物加入一溶劑中；混合該溶劑中的該載體與該異質元素前驅物以製備一溶液；以及於該載體與該異質元素前驅物之間誘發一熱反應，以形成 該輻射吸收材料，其中該載體掺雜該異質元素，且該熱反應進行於一反應氣體中，其中該輻射吸收材料其X-光光電光譜於190eV至194eV之間具有至少一束縛能峰值。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之輻射吸收材料的製備方法，其中該反應氣體只含一惰性氣體，且該異質元素於該輻射吸收材料中的掺雜比率介於0.06原子%至0.38原子%之間。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之輻射吸收材料的製備方法，更包括加熱該溶液以移除該溶劑，以及乾燥該載體與該異質元素前驅物以製備一混合粉末，其中該反應氣體只含一惰性氣體，且該異質元素於該輻射吸收材料中的掺雜比率大於0.7原子%。
  17. 如申請專利範圍第14項所述之輻射吸收材料的製備方法，更包括加熱該溶液以移除該溶劑，以及乾燥該載體與該異質元素前驅物以製備一混合粉末，其中該反應氣體只含一惰性氣體，且該異質元素於該輻射吸收材料中的掺雜比率介於0.56原子%至2.61原子%之間。
  18. 如申請專利範圍第14項所述之輻射吸收材料的製備方法，更包括加熱該溶液以移除該溶劑，以及乾燥該載體與該異質元素前驅物以製備一混合粉末，其中該反應氣體包含一惰性氣體與大於0.5vol%之蝕刻氣體，且該異質元素於該輻射吸收材料中的掺雜比率大於0.8原子%。
  19. 如申請專利範圍第14項所述之輻射吸收材料的製備方法，更包括加熱該溶液以移除該溶劑，以及乾燥該載體與該 異質元素前驅物以製備一混合粉末，其中該反應氣體包含一惰性氣體與大於0.5vol%之蝕刻氣體，且該異質元素於該輻射吸收材料中的掺雜比率大於15原子%。
  20. 如申請專利範圍第14項所述之輻射吸收材料的製備方法，更包括加熱該溶液以移除該溶劑，以及乾燥該載體與該異質元素前驅物以製備一混合粉末，其中該反應氣體包含一惰性氣體與大於0.5vol%之蝕刻氣體，且該異質元素於該輻射吸收材料中的掺雜比率大於25原子%。
  21. 如申請專利範圍第14項所述之輻射吸收材料的製備方法，更包括加熱該溶液以移除該溶劑，以及乾燥該載體與該異質元素前驅物以製備一混合粉末，其中該反應氣體包含一惰性氣體與大於0.5vol%之蝕刻氣體，且該異質元素於該輻射吸收材料中的掺雜比率大於50原子%。
  22. 如申請專利範圍第14項所述之輻射吸收材料的製備方法，其中該載體包括碳黑、量子點、奈米線、奈米棒、奈米管、奈米纖維、多壁奈米碳管、單壁奈米碳管、石墨烯、石墨烯氧化物、還原的石墨烯氧化物、鑽石膜、二氧化矽膜、石墨、矽晶圓、或上述之組合。
  23. 如申請專利範圍第14項所述之輻射吸收材料的製備方法，其中該異質元素包括硼、鋰、釓、釤、銪、鎘、鏑、鉛、鐵、或上述之組合。
  24. 如申請專利範圍第14項所述之輻射吸收材料的製備方法，其中該異質元素為硼，且該異質元素前驅物包括硼元素、氧化硼、碳化硼、氮化硼、硼酸、硼酸水溶液、硼酸三乙 酯、三乙基硼烷、三氯化硼(BCl3 )、乙硼烷(B2 H6 )、任何含硼材料、或上述之組合。
  25. 如申請專利範圍第14項所述之輻射吸收材料的製備方法，更包括在將該載體加入該溶劑中的步驟前，先改質該載體之表面，使該載體具有親水性。
  26. 如申請專利範圍第14項所述之輻射吸收材料的製備方法，其中該溶劑包括水。
  27. 如申請專利範圍第14項所述之輻射吸收材料的製備方法，其中該熱反應係於常壓下進行，且該熱反應之溫度大於900℃。
  28. 如申請專利範圍第18項所述之輻射吸收材料的製備方法，其中該蝕刻氣體包括氨。
  29. 如申請專利範圍第18項所述之輻射吸收材料的製備方法，其中該惰性氣體包括氬、氫、氮、或上述之組合。
  30. 一種輻射屏蔽複合材料的製備方法，包括：將一載體與一異質元素前驅物加入一溶劑中；混合該溶劑中的該載體與該異質元素前驅物以製備一溶液；加熱該溶液以移除該溶劑，並乾燥該載體與該異質元素前驅物以製備一混合粉末；於該載體與該異質元素前驅物之間誘發一熱反應，以形成一輻射吸收材料，其中該載體掺雜該異質元素，該熱反應進行於一反應氣體中，且該反應氣體包含一惰性氣體與一蝕刻氣體，其中該輻射吸收材料其X-光光電光譜於190eV至194eV之 間具有至少一束縛能峰值；混合該輻射吸收材料與一基材，以製備一混合物；以及處理該混合物，以形成該輻射屏蔽複合材料。
  31. 如申請專利範圍第30項所述之輻射屏蔽複合材料的製備方法，其中處理該混合物的步驟包括熱壓法、射出成型法、層壓法、塗佈法、浸潤法、噴灑法、或熔鑄法。
  32. 如申請專利範圍第30項所述之輻射屏蔽複合材料的製備方法，其中該基材包括高分子、陶瓷材料、金屬、合金、纖維、纖維素、二氧化矽、矽、或上述之組合。
  33. 如申請專利範圍第30項所述之輻射屏蔽複合材料的製備方法，其中該高分子包括聚乙烯。
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160087148A1 (en) 2014-09-19 2016-03-24 National Cheng Kung University Non-metallic semiconductor quantum dot and method of carrying out chemical reaction or photoluminescence reaction by using the same
AU2015200886A1 (en) * 2015-02-20 2016-09-08 Monash University Carbon-based surface plasmon source and applications thereof
TWI552164B (zh) * 2015-05-29 2016-10-01 行政院原子能委員會核能研究所 Ｘ射線屏蔽材料之製備方法
US20170053720A1 (en) * 2015-08-19 2017-02-23 Warren Environmental, Inc. Composition for radiation shielding
KR20170090939A (ko) 2016-01-29 2017-08-08 삼성전자주식회사 도전성 복합체, 그 제조방법, 및 이를 포함하는 전자 기기
JP6664639B2 (ja) * 2016-02-26 2020-03-13 アドバンエンジ株式会社 放射線遮蔽体
US10262763B2 (en) * 2016-09-19 2019-04-16 Radium Incorporated Systems, devices, and/or methods for managing radiation shielding
CN106601319B (zh) * 2016-12-09 2019-05-14 北京师范大学 氧化石墨烯-铅复合材料、其制备方法及用途
US11787912B2 (en) * 2017-08-01 2023-10-17 Honeywell Federal Manufacturing & Technologies, Llc Highly filled carbon nanofiber reinforced polysiloxanes
CN107641314B (zh) * 2017-09-16 2020-04-21 福建师范大学 一种石墨烯/氧化铅复合物改性水性聚氨酯材料的制备方法
CN108877975B (zh) * 2018-07-11 2022-03-22 湘潭大学 一种中子屏蔽防护材料
US11024435B2 (en) * 2018-11-02 2021-06-01 The Boeing Company Radiation-shielding material and manufacture thereof
US20220005622A1 (en) * 2018-11-12 2022-01-06 Seibersdorf Labor Gmbh Radiation shielding material
CN109453748A (zh) * 2018-12-05 2019-03-12 四川大学 高效可逆的脂溶性碳点改性碘吸附材料、制备及应用
CN109903871B (zh) * 2019-03-26 2021-04-27 广东国源环保机电设备工程有限公司 一种基于石墨烯纳米材料的高性能核辐射屏蔽装置及技术
CN111154151B (zh) * 2020-01-10 2022-05-17 苏州第一元素纳米技术有限公司 防辐射橡胶的制备方法
US20230275585A1 (en) * 2020-06-04 2023-08-31 Cerium Laboratories Llc System and method for forming radiation hardened circuitry
CN111627586A (zh) * 2020-06-09 2020-09-04 上海孚邦实业有限公司 一种无铅防护服
CN113174118B (zh) * 2021-04-26 2022-04-12 广东粤港澳大湾区黄埔材料研究院 一种具有电磁屏蔽功能的形状记忆高分子复合材料及其制备方法
CN115521635B (zh) * 2022-10-09 2023-05-02 合肥师范学院 一种双隔离网络结构导热屏蔽复合材料及其制备方法
CN115537013B (zh) * 2022-10-26 2024-03-29 中国人民解放军海军工程大学 耐核辐射聚氨酯弹性体材料及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW470971B (en) * 1999-05-27 2002-01-01 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Aluminum composite with neutron absorption ability and its manufacture
TWI238419B (en) * 2001-11-30 2005-08-21 Hitachi Ltd Neutron shielding materials and a cask for spent fuel
CN101746756A (zh) * 2009-12-15 2010-06-23 山东大学 一种富10b碳化硼粉体及其制备方法
WO2012015472A1 (en) * 2010-07-26 2012-02-02 National Institute Of Aerospace Associates High kinetic energy penetrator shielding materials fabricated with boron nitride nanotubes
CN102693767A (zh) * 2012-05-21 2012-09-26 北京富迪创业科技有限公司 一种超薄防中子辐射复合屏蔽材料及其制备方法
WO2012153772A1 (ja) * 2011-05-09 2012-11-15 クラレリビング株式会社 放射線遮蔽材

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2987488A (en) * 1955-11-25 1961-06-06 North American Aviation Inc Graphite boron neutron shielding
DE2752040C3 (de) * 1977-11-22 1981-10-08 Elektroschmelzwerk Kempten GmbH, 8000 München Neutronenabsorberplatten auf Grundlage von Borcarbid und Kohlenstoff und Verfahren zu ihrer Herstellung
US4293598A (en) * 1978-11-13 1981-10-06 The Carborundum Company Method for increasing boron10 contents of neutron absorbing articles
US4744922A (en) * 1986-07-10 1988-05-17 Advanced Refractory Technologies, Inc. Neutron-absorbing material and method of making same
DE69119158T2 (de) * 1990-07-30 1996-12-05 Toyo Tanso Co Verfahren zur Herstellung von einem Verbundmaterial, hauptsächlich aus Kohlenstoff und Bor
CN1032833C (zh) * 1992-12-26 1996-09-18 天津纺织工学院 中子和γ射线辐射屏蔽材料
RU2123474C1 (ru) * 1998-01-20 1998-12-20 Институт химии Дальневосточного отделения РАН Способ получения карбида бора, интеркалированное соединение оксида графита с додекагидро-клозо-додекаборатной кислотой и способ синтеза этого соединения
US6232383B1 (en) * 1998-11-06 2001-05-15 Nurescell, Inc. Nuclear resistance cell and methods for making same
US6265466B1 (en) * 1999-02-12 2001-07-24 Eikos, Inc. Electromagnetic shielding composite comprising nanotubes
CN100355699C (zh) * 2006-04-07 2007-12-19 华侨大学 一种具有电磁特性的石墨粉末的制备方法
CN101179921B (zh) * 2006-11-09 2010-05-12 南京大学 一种用于电磁屏蔽的轻质石墨基纳米磁性金属复合材料的制备方法
CN101045533B (zh) * 2007-03-12 2010-11-10 清华大学 表面负载磁性合金粒子的碳纳米管吸波材料及其制备方法
US7556788B2 (en) * 2007-10-05 2009-07-07 E.I. Du Pont De Nemours And Company Process for preparing boron carbon nanorods
CN101246049A (zh) * 2008-03-18 2008-08-20 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 吸收辐射掺硼金刚石复合膜及其制备方法
CN101289181B (zh) * 2008-05-29 2010-09-01 中国科学院化学研究所 掺杂石墨烯及其制备方法
WO2009155393A1 (en) * 2008-06-18 2009-12-23 Advanced Cerametrics, Inc. Boron carbide ceramic fibers
KR20100047510A (ko) * 2008-10-29 2010-05-10 한국원자력연구원 나노 크기의 방사선 차폐물질을 포함하는 방사선 차폐재 및이의 제조방법
CN101474899A (zh) * 2009-01-16 2009-07-08 南开大学 石墨烯-无机材料复合多层薄膜及其制备方法
US9328404B2 (en) * 2009-04-20 2016-05-03 Lawrence Livermore National Security, Llc Iron-based amorphous alloys and methods of synthesizing iron-based amorphous alloys
EP2567385A1 (en) * 2010-05-07 2013-03-13 National Institute Of Aerospace Associates Boron nitride and boron nitride nanotube materials for radiation shielding
KR101781552B1 (ko) * 2010-06-21 2017-09-27 삼성전자주식회사 보론 및 질소로 치환된 그라핀 및 제조방법과, 이를 구비한 트랜지스터
CN102030938A (zh) * 2010-10-27 2011-04-27 李勇 一种发泡中子吸收材料
US10294133B2 (en) * 2011-03-18 2019-05-21 Css Nanotech, Inc. Methods of synthesizing three-dimensional heteroatom-doped carbon nanotube macro materials and compositions thereof

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW470971B (en) * 1999-05-27 2002-01-01 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Aluminum composite with neutron absorption ability and its manufacture
TWI238419B (en) * 2001-11-30 2005-08-21 Hitachi Ltd Neutron shielding materials and a cask for spent fuel
CN101746756A (zh) * 2009-12-15 2010-06-23 山东大学 一种富10b碳化硼粉体及其制备方法
WO2012015472A1 (en) * 2010-07-26 2012-02-02 National Institute Of Aerospace Associates High kinetic energy penetrator shielding materials fabricated with boron nitride nanotubes
WO2012153772A1 (ja) * 2011-05-09 2012-11-15 クラレリビング株式会社 放射線遮蔽材
CN102693767A (zh) * 2012-05-21 2012-09-26 北京富迪创业科技有限公司 一种超薄防中子辐射复合屏蔽材料及其制备方法

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