電磁輻射輻射防護的研究進展

電磁輻射輻射防護的研究進展

1輻射防護纖維和織物的發(fā)展1.1能量衰減損耗磁體輻射是指以30.30hz頻率為特征的磁體能量向外發(fā)射。電磁波在傳播途中遇到障礙物時,受障礙物的反射和吸收作用,能量發(fā)生衰減。電磁波入射到物體上的能量損耗包括表面反射損耗,內(nèi)部吸收損耗和多次反射損耗。在一定電磁波頻率和材料厚度的條件下,材料的導(dǎo)電率增加,反射損耗和吸收損耗都增加,電磁波能量衰減增加。吸波材料主要是利用材料的吸收損耗而要盡量減小反射損耗。減小表面反射也就是盡量要達到阻抗匹配。而屏蔽材料既利用了材料的反射損耗也利用了材料的吸收損耗。1.2輻射防護纖維及其材料1.2.1獨立涂層的種類無論是吸波材料還是屏蔽材料大多數(shù)是以單層或多層的涂層形式出現(xiàn)的,而以纖維這種獨立形式出現(xiàn)的則報道很少。最早出現(xiàn)的防電磁輻射纖維是美國Brunswick公司的金屬纖維Brunsmet1.2.2用金屬涂層纖維和織物在合成纖維表面沉積金屬可制得金屬鍍層纖維,金屬層的厚度為0.02～2.50μm,纖維的比電阻降至101.2.3覆蓋金屬纖維和織物采用金屬絡(luò)合物處理聚合物纖維也可制成比電阻1Ω·cm以下的纖維,具體數(shù)值取決于金屬鹽的種類1.2.4導(dǎo)電聚合物纖維1977年美國科學(xué)家A.F.Heeger發(fā)現(xiàn)聚乙炔摻雜后具有導(dǎo)電性以來,結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電聚合物的研究取得了很大的進展。聚吡咯、聚噻吩和聚苯胺等系列結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電聚合物已相繼合成,成為防電磁輻射纖維的一種新思路。但是由于這類聚合物的加工性能較差,通常為不溶或不熔性物質(zhì)或是相對分子質(zhì)量低,熱、光穩(wěn)定性差,所以將結(jié)構(gòu)型聚合物直接紡成導(dǎo)電纖維還比較困難。日本的菱田三郎等人將普通滌綸浸漬在60℃的碘和碘化鉀溶液中,取出后擠干暴露于吡咯蒸汽中,在纖維的表面形成了一個經(jīng)過摻雜的聚吡咯層,纖維的比電阻達到了1.7×101.2.5屏蔽服的加工將電磁波吸收劑與成纖高聚物共混紡絲,制得的電磁屏蔽纖維可按傳統(tǒng)或非傳統(tǒng)方法紡紗、織造,或直接制成非織造布,進一步加工成各種屏蔽服或屏蔽用品,成纖聚合物可以是高密度聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺和聚酯等通用的合成聚合物,電磁波吸收劑可以是電損耗型的。文獻2x線保護纖維和織物的研究2.1x-ct成像體系X射線是一種波長為0.001～10nm的電磁波,它是高速電子與物質(zhì)發(fā)生作用時因突然受阻減速產(chǎn)生的射線防X射線的實質(zhì)是將穿過物質(zhì)層的X射線強度降到最低點。X射線與物質(zhì)發(fā)生光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對效應(yīng)的概率分別與物質(zhì)的原子序數(shù)的四次方、一次方和二次方成正比,所以物質(zhì)的原子序數(shù)大小直接決定該物質(zhì)對X射線屏蔽性能的好壞。鉛元素以其原子序數(shù)大,價格低廉等特點成為最重要的X射線屏蔽物質(zhì),但是鉛氧化物具有一定的毒性,會對環(huán)境產(chǎn)生一定的污染。所以在一些要求低毒的環(huán)境中,則更多地使用硫酸鋇做為屏蔽物質(zhì)。2.2x-ct-p-ms纖維在防護服上的使用最早用于X射線屏蔽的是鉛板、鐵板等金屬材料,由于使用中對低毒和柔軟的要求,又開發(fā)出了含鉛的玻璃、有機玻璃及橡膠等制品,并加工成各種防護服、頭盔、防護手套等。這些防護用品透氣性差,笨重,穿用不舒適許多國家曾設(shè)計鉛纖維作為防X射線的材料使用,這種將電解鉛熔融后在噴絲孔中擠出并經(jīng)反復(fù)拉伸制成的鉛纖維,盡管透氣性和X射線屏蔽性能均較為理想,卻無法解決服用性差和鉛的毒性問題。利用離子交換纖維吸附法,前蘇聯(lián)的科學(xué)工作者以粘膠纖維研制了X射線防護織物,首先進行聚丙烯腈接枝,然后用硫酸鈉溶液處理接枝材料,再用醋酸鉛溶液處理被改性的織物。X射線防護物的活性隨醋酸鉛的濃度,處理溫度的提高而增高。這種方法的優(yōu)點在于鉛消耗量低,耐洗滌。使用一到兩層即可明顯減弱X射線輻射,可用于制作輕便防護服,但這種方法工藝較復(fù)雜,制取難度較大。利用共混紡絲是制備防X射線纖維的又一種方法,以聚合物和氧化鉛或硫酸鋇微粉為主要原料,在分散劑存在下,通過熔融或溶液紡絲可制成防X射線纖維。纖維中的重金屬化合物質(zhì)量分數(shù)可達30%～60%,甚至高達70%。為了提高纖維的服用性能,防止重金屬化合物微粉在使用中脫落,皮芯復(fù)合紡絲技術(shù)也被應(yīng)用到防X射線纖維的研制中,通過將重金屬化合物微粉包覆在纖維的芯層中,達到纖維服用性能和使用耐久性的目的。英國一家公司采用在纖維表面涂敷粘合劑,并將硫酸鋇粉末粘結(jié)在纖維上,據(jù)說得到了硫酸鋇質(zhì)量分數(shù)為60%的纖維最近美國邁阿密的輻射屏蔽技術(shù)公司開發(fā)出一種改進聚乙烯和聚氯乙烯性能的方法,生產(chǎn)出一種輻射屏蔽材料。此聚合物基質(zhì)采用一種未披露的工藝進行整理,產(chǎn)生一種電子共振作用使之可吸收輻射。據(jù)稱這種改性方法使聚合物基體的電子結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出類似于可降低或吸收輻射的重金屬的電子結(jié)構(gòu)。這種基質(zhì)結(jié)合在天然或合成非織造布料層之間,產(chǎn)生一種織物來制成比傳統(tǒng)的鉛防護服輕5倍的防護服。3x射線和射線的危害γ射線是一種比X射線波長更短,射線能量更高的電磁波,它是放射性核素衰變時從核內(nèi)釋放出的高頻射線,另外當(dāng)中子被吸收后也會產(chǎn)生射線。γ射線對人體產(chǎn)生的危害比X射線更為嚴重。γ射線防護纖維及織物的吸收機理和技術(shù)途徑基本上與X射線相同。研究表明聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酯、聚氯乙烯等有好的耐輻射性,都可以用作熔紡制造復(fù)合防輻射纖維的基體高聚物,因為這些高聚物的含氫量高,含氫量高密度又高的高聚物對γ射線有一定的阻滯作用4多離子防護材料的開發(fā)隨著納米技術(shù)的發(fā)展,納米材料獨有的小尺寸效應(yīng),表面與界面效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng),使得它具有許多宏觀材料沒有的特性,這些將極大的提高材料的防護性能。應(yīng)用納米技術(shù)和納米材料制成的具有屏蔽電磁輻射功能的纖維將會有廣闊的前景。伴隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展,電磁輻射并不是單一波段的,同時存在γ射線輻射、X射線輻射等多種射線輻射。因此頻段更寬的防護纖維及材料的研制和開發(fā)將成為發(fā)展的必然趨勢。多離子織物是當(dāng)今國際最先進的第六代屏蔽電磁輻射材料,是目前屏蔽低、中頻段電磁輻射最先進的民用防護材料。多離子織物經(jīng)精紡加工,具有柔軟舒適、色澤均勻、除臭抗菌性強、耐洗、耐磨、耐氣候、使用壽命