Вплив наночастинок свинцю на структурні, морфологічні та механічні характеристики (SiR-PU/Micro-Pb) композитів та застосування для захисту від випромінювання
Анотація
Це дослідження включає виготовлення полімерного нанокомпозиту, що складається із силіконового каучуку/поліуретану як основи, з додаванням першого наповнювача з мікросвинцю із співвідношенням 300 pphr та другого наповнювача з наносвинцю з різними співвідношеннями (0, 0,2, 0,4, 0,6, 0,8 pphr). З додаванням гексану (рідкий стан) до суперпозиції методом лиття при кімнатній температурі. Структурні властивості поверхонь зразків вимірювали за допомогою спектроскопії з перетворенням Фур’є (FT-IR) та скануючого електронного мікроскопа (SEM). Також вивчались механічні властивості, асаме твердість, розтягування, відносне подовження та модуль пружності. (FT-IR) показав відсутність хімічної реакції для всіх зразків. У той час як SEM вимірювання показали рівномірний розподіл мікро- та нано-свинцю в присутності гексану, і відсутність пустот в підготовленій гумі. Стосовно механічних властивостей спостерігалось, що твердість, межа міцності та модуль пружності покращувалися зі збільшенням кількості наночастинок свинцю і зменшення подовження в результаті обернено пропорційно модулю пружності. З отриманих результатів видно що ця сполука може бути використана для ослаблення гамма-випромінювання, особливо в медицині та промисловості.
Завантаження
Посилання
J. Cai, L. Qiu, S. Yuan, et al., "Structural health monitoring for composite materials," in: Composites and Their Applications, edited by N. Hu, Intech, (2012). https://doi.org/10.5772/3353
T. Singh, and S. Sehgal, "Structural health monitoring of composite materials," Arch. Comput. Methods Eng. 29, 1997-2017 (2022). https://doi.org/10.1007/s11831-021-09666-8
S.S. Pendhari, T. Kant, and Y.M. Desai, "Application of polymer composites in civil construction: A general review," Compos. Struct. 84, 114-124 (2008). https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2007.06.007
R. Hsissou, R. Seghiri, Z. Benzekri, M. Hilali, M. Rafik, and A. Elharfi, "Polymer composite materials: A comprehensive review," Compos. Struct. 262, 113640 (2021). https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2021.113640
S.O. Prakash, P. Sahu, M. Madhan, A.J. Santhosh, "A review on natural fibre-reinforced biopolymer composites: properties and applications," Int. J. Polym. Sci. 2022, 7820731 (2022). https://doi.org/10.1155/2022/7820731
N.I.N. Haris, M.Z. Hassan, R.A. Ilyas, M.A. Suhot, S.M. Sapuan, R. Dolah, R. Mohammad, et al., "Dynamic mechanical properties of natural fiber reinforced hybrid polymer composites: A review," J. Mate.r Res. Technol. 19, 167-182 (2022). https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2022.04.155
R. Han, Y. Li, Q. Zhu, and K. Niu, "Research on the preparation and thermal stability of silicone rubber composites: A review," Compos. Part. C, 100249 (2022). https://doi.org/10.1016/j.jcomc.2022.100249
G.T. Howard, "Biodegradation of polyurethane: a review," Int.. Biodeterior. Biodegradation, 49, 245-252 (2002). https://doi.org/10.1016/S0964-8305(02)00051-3
U. Braun, E. Lorenz, C. Weimann, H. Sturm, I. Karimov, J. Ettl, R. Meier, et.al., "Mechanic and surface properties of central-venous port catheters after removal: A comparison of polyurethane and silicon rubber materials," J. Mech. Behav. Biomed. Mater. 64, 281-291 (2016). https://doi.org/10.1016/j.jmbbm.2016.08.002
O. Kilicoglu, C.V. More, F. Akman, K. Dilsiz, H. Oğul, M.R. Kaçal, H. Polat, et al., "Micro Pb filled polymer composites: Theoretical, experimental and simulation results for γ-ray shielding performance," Radiat. Phys. Chem. 194, 110039 (2022). https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2022.110039
M.Ö. Kiliçoğlu, "Micro Pb filled polymer composites: Theoretical, experimental and simulation results for gamma-ray shielding performance," (2022). https://openaccess.marmara.edu.tr/bitstreams/4c3b39bc-86a4-4e63-b3d5-59ed74fabd3b/download
M.A. Hosseini, S. Malekie, F. Kazemi, "Experimental evaluation of gamma radiation shielding characteristics of polyvinyl alcohol/tungsten oxide composite: A comparison study of micro and nano sizes of the fillers," Nucl. Instruments. Methods Phys. Res. Sect. A, Accel. Spectrometers, Detect. Assoc. Equip. 1026, 166214 (2022). https://doi.org/10.1016/j.nima.2021.166214
El-Khatib A.M., Abbas M.I., Hammoury S.I., et al., "Effect of PbO-nanoparticles on dimethyl polysiloxane for use in radiation shielding applications," Sci. Rep. 12, 15722 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-20103-z
J. Wu, J. Hu, K. Wang, Y. Zhai, Z. Wang, Y. Feng, H. Fan, et al., "Flexible stretchable low-energy X-ray (30–80 keV) radiation shielding material: Low-melting-point Ga1In1Sn7Bi1 alloy/thermoplastic polyurethane composite," Appl. Radiat. Isot. 192, 10603 (2023). https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2022.110603
Román A.J., Qin S., Rodríguez J.C., L.D. González, V.M. Zavala, and T.A. Osswald, "Natural rubber blend optimization via data-driven modeling: The implementation for reverse engineering," Polymers, (Basel), 14, 2262 (2022). https://doi.org/10.3390/polym14112262
A. Umanskii, K. Gogolinskii, V. Syasko, and A. Golev, "Modification of the Leeb Impact Device for Measuring Hardness by the Dynamic Instrumented Indentation Method," Inventions, 7, 29 (2022). https://doi.org/10.3390/inventions7010029
Y. Wang, C. Feng, M. Zhao, C. Shan, F. Liu, Q. Lei, Z. Zhou, et al., "Development of a high energy resolution and wide dose rate range portable gamma-ray spectrometer," Appl. Radiat. Isot. 192, 110572 (2023). https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2022.110572
Lilo T., Morais C.L.M., Shenton C., et al., "Revising Fourier-transform infrared (FT-IR) and Raman spectroscopy towards brain cancer detection," Photodiagnosis. Photodyn. Ther. 102785 (2022). https://doi.org/10.1016/j.pdpdt.2022.102785
T. Marquardt, and A.W. Momber, "The assessment of fractal dimensions with the direct use of scanning electron microscopy (SEM) images from blast-cleaned steel substrates," J. Adhes. Sci. Technol. 37, 16–37 (2023). https://doi.org/10.1080/01694243.2021.2013057
Libeesh N.K., Naseer K.A., Arivazhagan S., et al., "Multispectral remote sensing for determination the Ultra-mafic complexes distribution and their applications in reducing the equivalent dose from the radioactive wastes," Eur. Phys. J. Plus. 137, 267 (2022). https://doi.org/10.1140/epjp/s13360-022-02473-5
M.H. Naeem, and S.H.H. Al-Nesrawy, "Preparation of (Rubber Blend/Oyster Shell Powder) Composites and Study Rheological Properties," J. Engineer. Appl. Sciences, 14(7), 10092-10097 (2019). https://dx.doi.org/10.36478/jeasci.2019.10092.10097
Y. Yang, Z. Wang, X. Peng, Z. Huang, and P. Fang, "Influence of Crosslinking Extent on Free Volumes of Silicone Rubber and Water Diffusion after Corona Discharge," Materials (Basel), 15, 6833 (2022). https://doi.org/10.3390/ma15196833
S.H.K. Bahrain, N.R.N. Masdek, J. Mahmud, M.N. Mohammed, S.M. Sapuan, R.A. Ilyas, A. Mohamed, et al., "Morphological, physical, and mechanical properties of Sugar-Palm (Arenga pinnata (Wurmb) merr.)-Reinforced silicone rubber biocomposites," Materials (Basel), 15, 4062 (2022). https://doi.org/10.3390/ma15124062
M.H. Meteab, A. Hashim, and B.H. Rabee, "Controlling the Structural and Dielectric Characteristics of PS-PC/Co2O3-SiC Hybrid Nanocomposites for Nanoelectronics Applications," Silicon, 15, 251-261 (2023). https://doi.org/10.1007/s12633-022-02020-y
M.H. Meteab, A. Hashim, B.H. Rabee, "Synthesis and Characteristics of SiC/MnO2/PS/PC QuaternaryNanostructures for Advanced Nanodielectrics Fields," Silicon, 15, 1609-1620 (2023). https://doi.org/10.1007/s12633-022-02114-7
T.L. Christiansen, S.R. Cooper, and K.M.Ø. Jensen, "There’s no place like real-space: elucidating size-dependent atomic structure of nanomaterials using pair distribution function analysis," Nanoscale Adv. 2, 2234-2254 (2020). https://doi.org/10.1039/D0NA00120A
H.S. Suhail, and A.R. Abdulridha, "Investigation of the Morphological, Optical, and D.C Electrical Characteristics of Synthesized (Bi2O3/ZnO) Nanocomposites, as Well as Their Potential Use in Hydrogen Sulfide Gas Sensor," Trans. Electr. Electron. Mater. 24, 205–216 (2023) (2023). https://doi.org/10.1007/s42341-023-00436-w
C. Yang, C. Ren, Y. Jia, G. Wang, M. Li, and W. Lu, "A machine learning-based alloy design system to facilitate the rational design of high entropy alloys with enhanced hardness," Acta Mater. 222, 117431 (2022). https://doi.org/10.1016/j.actamat.2021.117431
S.H. Al-Nesrawy, M. Al-Maamori, and H.R. Jappor, "Effect of of mixed of industrial scraps and lamp black percent on the mechanical properties of NR70/SBR30 composite," Int. J. Pharm. Tech. Res. 9, 207-217 (2016).
A.A. Abid, S.H. Al-Nesrawy, and A.R. Abdulridha, "New fabrication (PVA-PVP-C. B) nanocomposites: structural and electrical properties," Journal of Physics: Conference Series, IOP Publishing, 1804, 012037 (2021). https://doi.org/10.1088/1742-6596/1804/1/012037
Y. Zeng, L. Tang, and Z. Xin, "Improved dielectric and mechanical properties of Ti3C2Tx MXene/silicone rubber composites achieved by adding a few boron nitride nanoplates," Ceram. Int. 49(6), 9026-9034 (2023).. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.11.058
A. Gupta, K.K. Saxena, A. Bharti, J. Lade, K. Chadha, and P.R. Paresi, "Influence of ECAP processing temperature and number of passes on hardness and microstructure of Al-6063," Adv. Mater. Process Technol. 8, 1635-1646 (2022). https://doi.org/10.1080/2374068X.2021.1953917
A.M. Ajam, S.H. Al-Nesrawy, and M. Al-Maamori, "Effect of reclaim rubber loading on the mechanical properties of SBR composites," Int. J. Chem. Sci. 14, 2439-2449 (2016). https://www.tsijournals.com/articles/effect-of-reclaim-rubber-loading-on-the-mechanical-properties-of-sbr-composites.pdf
E. Timakova, Ms.S. Thesis, "Characterization of Dosimeters for Small Field Applications Including Comparisons to Monte Carlo and Treatment Planning System Computed Doses," McMaster University, (2022). http://hdl.handle.net/1828/14616
H. Al-Ghamdi, M.I. Sayyed, and M. Elsafi, A. Kumar, N. Al-Harbi, A.H. Almuqrin, S. Yasmin, et al., "An experimental study measuring the photon attenuation features of the P2O5–CaO–K2O–Na2O–PbO glass system," Radiat. Phys. Chem. 200, 110153 (2022). https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2022.110153
Авторське право (c) 2023 Муса Хаван Наем, Самір Хасан Хаді Аль-Несраві, Мохаммед Х. Аль Мааморі
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
