Вплив додавання багатостінних вуглецевих нанотрубок на властивості екранування від гамма-випромінювання
Анотація
У цій роботі розглядається вплив додавання багатостінних вуглецевих нанотрубок (MWCNT) на екрануючі властивості матеріалів. Досліджено гамма-випромінювання з енергією 662 кеВ від джерела 137Cs. Виміряно коефіцієнт лінійного загасання матеріалів на основі MWCNT (суміш желатин-вода) з концентрацією MWCNT 0\%, 5\% і 10\%. Щоб виділити внесок унікальної структури MWCNT в екрануючі можливості, були виготовлені зразки з такою ж концентрацією активованого вугілля та отримані їхні лінійні коефіцієнти ослаблення. Крім того, лінійний і масовий коефіцієнти ослаблення отримані теоретично для однакових концентрацій за допомогою XCOM програми та порівняно із виміряними значеннями. Виявлено, що додавання MWCNTs на 5\% або 10\% збільшило лінійний коефіцієнт ослаблення приблизно на 5\% у порівнянні з тими ж концентраціями активованого вугілля. Це збільшення можливостей екранування від гамма-випромінювання може бути пов'язане із взаємодією гамма-випромінювання з геометрією та структурою MWCNTs
Завантаження
Посилання
Z. Shariatinia, “Applications of carbon nanotubes,” in Handbook of Carbon-Based Nanomaterials, edited by S.
Thomas, C. Sarathchandran, S. A. Ilangovan, and J. C. Moreno-Pirajan, (Elsevier, 2021). pp. 321-364.
P.S. R. Kumar, and S. J. Alexis, “Synthesized Carbon Nanotubes and Their Applications,” in: Carbon-Based
Nanofillers and Their Rubber Nanocomposites, edited by S. Yaragalla, R. Mishra, S. Thomas, N. Kalarikkal, and H. J. Maria, (Elsevier, 2019), Chapter Four, pp. 109-122.
A. D’Alessandro, and F. Ubertini, “Advanced Applications of Carbon Nanotubes in Engineering Technologies,” in: in: Handbook of Carbon Nanotubes, edited by J. Abraham, S. Thomas, and N. Kalarikkal, (Springer, 2021), pp. 1-38. https://doi.org/10.1007/978-3-319-70614-6 75-1
H. P. Wong, and D. Akinwande, Carbon Nanotube and Graphene Device Physics, (Cambridge University Press, 2010). Chapter 9, pp. 233–248.
A. Agarwal, A. Nieto, D. Lahiri, A. Bisht, and S. R. Bakshi, Carbon nanotubes: Reinforced Metal Matrix Composites, (CRC Press, 2021).
Q. Li, J. Liu, and S. Xu, “Progress in research on carbon nanotubes reinforced cementitious composites,” Advances in Materials Science and Engineering, 2015, 307-445 (2015). https://doi.org/10.1155/2015/307435
M. A. Tarawneh, S. A. Saraireh, R. S. Chen, S. H. Ahmad, M. A. Al-Tarawni, and L. J. Yu, “Gamma irradiation influence on mechanical, thermal and conductivity properties of hybrid carbon nanotubes/montmorillonite nanocomposites,” Radiation Physics and Chemistry, 179, 109168 (2021). https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2020.109168
J. Naveen, S. Amizhtan, M. Danikas, T. Imai, and R. Sarathi, “Effect of gamma-ray irradiation on the electrical and mechanical properties of epoxy/TiO2 nanocomposite,” in: 2021 IEEE International Conference on the Properties and Applications of Dielectric Materials, (2021). https://doi.org/10.1109/ICPADM49635.2021.9493940
T. Fujimori, S. Tsuruoka, B. Fugetsu, S. Maruyama, A. Tanioka, M. Terrones, M.S. Dresselhaus, M. Endo, and K. Kaneko, “Enhanced X-ray shielding effects of carbon nanotubes,” Materials Express, 1(4), 273-278 (2011). https://doi.org/10.1166/mex.2011.1043
A. Ambrosio, and C. Aramo, “Carbon nanotubes-based radiation detectors,” in: Carbon Nanotubes Applications on Electron Devices, edited by J.M. Marulanda, (IntechOpen, 2011). http://dx.doi.org/10.5772/18086
J. E. Martin, Physics for radiation protection, Chapter 8, 3d edition, (WILEY-VCH, 2013), pp. 307-361.
H. Hassan, H. Badran, A. Aydarous, and T. Sharshar, “Studying the effect of nano lead compounds additives on the concrete shielding properties for γ-rays,” Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 360, 81-89 (2015). https://doi.org/10.1016/j.nimb.2015.07.126
A. M. El-Khatib, T. I. Shalaby, A. Antar, and M. Elsafi, “Improving gamma ray shielding behaviors of polypropylene using PBO nanoparticles: An experimental study,” Materials, 15(11), 3908 (2022). https://doi.org/10.3390/ma15113908
W. Zhang, H. Xiong, S. Wang, M. Li, Y. Gu, and R. Li, “Gamma-ray shielding performance of Carbon Nanotube Film material,” Materials Express, 6(5), 456-460 (2016). https://doi.org/10.1166/mex.2016.1326
J. Viegas, L. A. Silva, A. M. S. Batista, C. A. Furtado, J. P. Nascimento, and L. O. Faria, “Increased X-ray Attenuation Efficiency of Graphene-Based Nanocomposite,” Industrial and Engineering Chemistry Research, 56(41), 11782-11790 (2017). https://doi.org/10.1021/acs.iecr.7b02711
A. Mashal, B. Sitharaman, X. Li, P. K. Avti, A. V. Sahakian, J. H. Booske, and S. C. Hagness, “Toward carbon nanotube-based the ranostic agents for microwave detection and treatment of breast cancer: Enhanced dielectric and heating response of tissue-mimicking materials,” IEEE Transactions on Biomedical Engineering, 57(8), 1831-1834 (2010). https://doi.org/10.1109%2FTBME.2010.2042597
M. L. Taylor, and T. Kron, “Consideration of the radiation dose delivered away from the treatment field to patients in radiotherapy,” Journal of Medical Physics, 36(2), 59-71 (2011). https://doi.org/10.4103%2F0971-6203.79686
H. ltynowicz, P. Hodurek, J. Kaczmarczyk, M. Kula˙zy´nski, and M. Lukaszewicz, “Hydrolysis of surfactin over activated carbon,” Bioorganic Chemistry, 93, 102896 (2019). https://doi.org/10.1016/j.bioorg.2019.03.070
M. Berger, J. Hubbell, S. Seltzer, J. Chang, J. Coursey, R. Sukumar, D. Zucker, and K. Olsen, “XCOM: photon cross database (section version 1.5) Gaithersburg, MD: The National Institute of Standards and Technology (NIST) (2010). https://dx.doi.org/10.18434/T48G6X
J. T. Bushberg, “The AAPM/RSNA physics tutorial for residents. X-ray interactions,” RadioGraphics, 18(2), 457-468 (1998). https://doi.org/10.1148/radiographics.18.2.9536489
Y. M. Tsipenyuk, Physical methods, instruments and Measurements, (Eolss Publishers Co Ltd, 2009).
H. Cember, T. E. Johnson, Introduction to Health Physics, 4th ed., (McGraw-Hill Education, 2008).
M. M. Altarawneh, G. A. Alharazneh, and O. Y. Al-Madanat, ”Dielectric properties of single wall carbon nanotubes-based gelatin phantoms,” Journal of Advanced Dielectrics, 8(02), 1850010 (2018). https://doi.org/10.1142/S2010135X18500108
M. Lazebnik, E. L. Madsen, G. R. Frank, and S. C. Hagness, “Tissue-mimicking phantom materials for narrowband and ultrawideband microwave applications,” Physics in Medicine and Biology, 50(18), 4245-4258 (2005). https://doi.org/10.1088/0031-9155/50/18/001
P. Worsfold, A. Townshend, C.F. Poole, and M. Manuel, Encyclopedia of analytical science, (Elsevier, 2019).
B. Irene, and C. Grupen, Handbook of Particle Detection and Imaging, (Springer, 2012).
L. Gerward, N. Guilbert, K. Jensen, H. Levring, “WinXCom – a program for calculating X-ray attenuation coefficients,” Radiation Physics and Chemistry, 71(3-4), 653-654 (2004). http://dx.doi.org/10.1016/j.radphyschem.2004.04.040
O. V. Kharissova, and B. I. Kharisov, “Variations of interlayer spacing in carbon nanotubes,” RSC Adv. 4(58), 30807-30815 (2014). https://doi.org/10.1039/C4RA04201H
Авторське право (c) 2023 Моаз Алтарауне, Мутаз Аладайла, Усама Й. Аль-Маданат
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).
