بخشی از مقاله
چکیده:
به منظور ساخت حفاظهای شخصی در برابر پرتوهای یونیزان، نانومیلههای سرب اکسید بر روی نانوکامپوزیتی از آلومینیوم با اندازه دانهی نانومتری با روش رسوب قلیایی ساخته شدند. اندازه دانه و تصویر نانومیلهها و نانوکامپوزیت با استفاده از پراش پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. اندازهی نانومیلههای سرب اکسید حدود 75 nm و در ساختار نانوکامپوزیت PbO/Pb - Al2O4 - به عنوان تقویتکننده ا ستفاده شد. میزان ت ضعیف پرتوهای یونیزان در هر دو نمونهی مت شکل از نانومیلههای سنتز شده و نانوکامپوزیت PbO/Pb - Al2O4 - تقریباً یکسان ولی حفاظ نانوکامپوزیت PbO/Pb - Al2O4 - از لحاظ وزنی سبکتر میباشد.
مقدمه:
نانوکامپوزیتها به عنوان یکی از شاخههای فناوری جدید، اهمیت بسیاری یافتهاند و یکی از زمینههای تحقیقاتی فعال به شمار میآیند. نانوکامپوزیت مادهای است که دست کم یکی از اجزای تشکیل دهنده آن دارای بعد زیر 100 nm میباشد. پودرهای نانوکامپوزیتی نیز وجود دارند که شامل چندین نوع پودر گوناگون با اندازههایی در محدوده نانومتری ه ستند. اندازه در این مواد ب سیار مهم ا ست. ب سیاری از ویژگیهای فیزیکی با کوچک شدن اندازه ذرات بهبود مییابد. تقویت کنندههای نانومتری به دلیل داشتن نسبت سطح به حجم بالا و ورود اندازه ذرات و اثرات کوانتومی از اهمیت فراوانی برخوردار ه ستند.
افزایش ن سبت سطح به حجم، باعث غلبهی رفتار اتمهای واقع در سطح ذره به رفتار اتمهای درونی میشود. علاوه بر آن، بر ویژگیهای ذره منفرد و بر تعاملات آن با دیگر مواد داخل نانوکامپوزیت اثر میگذارد. افزایش سطح، واکنشپذیری نانوذرات را به شدت افزایش میدهد. به این علت ا ست که تعداد مولکولها یا اتمهای موجود در سطح در مقایسه با تعداد اتمها یا مولکولهای موجود در تودهی نمونه بسیار زیاد است، بهگونهای که این ذرات به شدت تمایل به کلوخهای شدن دارند .[1] با افزودن نانومواد در ساختار نانوکامپوزیتها و تشکیل نانوکامپوزیت، از کلوخه شدن آنها جلوگیری میشود.
با توجه به نوع پرتو یونیزان، از عناصر مختلفی برای ساخت حفاظ میتوان استفاده کرد. سرب از عناصر مرسومی است که برای تضعیف پرتوهای یونیزان در ساختار مادهی حفاظ بهکار میرود و این عنصر در طبیعت به وفور یافت میشود. سرب اکسید یکی از مواد نیمه هادی مهم در صنعت است که در زمینههای مختلف مانند باتریها، رنگدانهها، حسگرهای گازی، صنایع شیشه و حفاظ سازی پرتوهای یونیزان کاربرد فراوان دارد. از طرفی، سرب اکسید یکی از مواد مهم برای ساخت حفاظهای پرتوهای یونیزان است که اخیراً از نانوساختارهای سرب اکسید به دلیل داشتن نسبت سطح به حجم بالا، به منظور تضعیف پرتوهای یونیزان استفاده شده است .
[2] مسئلهای که در بحث سرب اکسید وجود دارد ایجاد پرتوهای ثانویه در اثر برهمکنش پرتوهای الکترونی با عناصر سنگین - دارای Z بالا - است. برای این منظور میتوان از آلومینیوم که مادهی ارزان و مناسبی است به عنوان جاذب پرتوهای ثانویه استفاده کرد .[3] تاکنون گزارشهای مختلفی در مورد ساخت نانو ساختارهای سرب اک سید انجام شده ا ست [7-4] اما در زمینهی ساخت و شبیهسازی نانوساختارهای ترکیبی سرب اکسید و آلومینیوم گزارش کمی وجود دارد. نگارندگان این مقاله، قبلاً نانومیلههای هسته-پوستهی سرب اکسید/آلومینیوم اکسید پخش شده در زمینهی پلیاستر با کد MCNPX را شبیهسازی کردهاند و اثر ضخامت نانومیلهی سرب اکسید و ضخامت پوستهی آلومینیوم اکسید بر میزان پرتوهای گاما و الکترون را نیز بررسی نمودهاند .
[8] وجود نانومیلههای سرب اکسید باعث تضعیف حدود 56/66 درصد و وجود آلومینیوم اکسید سبب می شود تا پرتوهای ثانویهی ایجاد شده در اثر برخورد با پرتو با ه سته سرب اک سید، تو سط پو ستهی آلومینیوم اکسید جذب شود و میزان تضعیف حدود 1/5 برابر افزایش یابد. شکل 1 طرحوارهای از تابش پرتوی گاما به نانومیلههای سرب اکسید و نانوکامپوزیت نانومیلههای سرب اکسید و آلومینیوم را نشان میدهد. در این پژوهش نانوکامپوزیت PbO/Pb - Al2O4 - به روش شیمیایی ساخته شده و خواص فیزیکی و ساختاری آن مورد بررسی قرار گرفته است.
روش کار:
مواد
در طول فرایند ساخت، از پیشمادههای استات سرب تری هیدریت99/5 - 1 درصد - ، آلومینیوم نیترات نانوهیدریت98/5 - 2 درصد - خریداری شده از شرکت سیگما آلدریچ و سدیم هیدروکسید 99 - درصد - خریداری شده از شرکت مرک آلمان بدون هیچگونه خالصسازی استفاده شد. روش آزمایش -1 ساخت نانومیلههای سرب اکسید 0/5 mol، استات سرب تری هیدریت در 50 ml آب مقطر تحت همزدن اضافه شد تا محلول شفافی بهدست آید.
سپس به محلول حاصل قطره قطره محلول سدیم هیدروکسید اضافه شد تا pH مطلوب حاصل شود. سپس نمونه حاصل به مدت 9 ساعت در دمای محیط تحت همزدن قرار گرفت. در طی این فرایند ابتدا محلول شیری رنگ و سپس رسوب سفید رنگی ایجاد شد. نمونه حاصل پس از فیلتر کردن سه مرتبه با آب و سه مرتبه با اتانول شستشو و 2 ساعت در دمای 100œC خشک شد و در نهایت، پودر نانو سرب اکسید حاصل در کوره با دمای 240œC به مدت 2 ساعت حرارتدهی شد.
