Нанотрубчатыехризотиловые наполнители для радиационно-защитных конструкционных композитов
Автор: Павленко Вячеслав Иванович, Ястребинский Роман Николаевич, Соколенко Игорь Владимирович
Журнал: Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал @nanobuild
Рубрика: Результаты исследований ученых и специалистов
Статья в выпуске: 4 т.8, 2016 года.
Бесплатный доступ
Усиление проявления квантово-размерного эффекта в наночастицах окажет значительное влияние на поглощение фотонной радиации. Следовательно, применение ультрадисперсных систем будет способствовать качественному усилению радиационно-защитных свойств материала и позволит создать более компактный материал с высокими показателями защитных характеристик. Уникальное сочетание свойств хризотила позволяет создавать материалы на его основе, обладающие высокими показателями механической, термической прочности, радиационной стойкости, а наличие в его структуре связанной воды способствует проявлению у таких материалов радиационно-защитных свойств по нейтронному излучению. В связи с этим авторами предложено провести заполнение нанотрубок хризотила нанодисперсными соединениями, позволяющими повысить его радиационно-защитные характеристики. Как следствие, данные соединения должны обладать как можно более высоким коэффициентом ослабления у-излучения и, соответственно, иметь высокие плотность и содержание тяжелых элементов. В качестве соединения для интеркаляции предложено использование нанокристаллического вольфрамата свинца PbWO4. Разработан способ получения нанотрубчатого наполнителя радиационно-защитных композиционных материалов путем заполнения гидросиликатных нанотрубок со структурой хризотила тугоплавким малорастворимым соединением на основе PbWO4 при последовательной обработке материала растворами реагентов. Наилучший результат был достигнут при обработке хризотила последовательно в растворах K2WO4 и Pb(СН3СОО)2, при этом массовое содержание PbWO4 в конечном продукте достигает 30%. Вводимый K2WO4 заполнял нанотрубки не только по внутреннему каналу, но и по меж-слоевому пространству, а локализация PbWO4 происходит как во внутренних каналах нанотрубок, так и на их поверхности. Несмотря на то, что разработанная технология не позволяет модифицировать хризотил таким образом, чтобы весь введенный PbWO4 содержался исключительно во внутренних каналах нанотрубок, полученный продукт приобретает повышенные радиационно-защитные характеристики, сохраняя остальные эксплуатационные свойства хризотила.
Нанотрубчатый наполнитель, хризотил, вольфрамат свинца, получение, свойства
Короткий адрес: https://sciup.org/142211940
IDR: 142211940 | УДК: 681.183 | DOI: 10.15828/2075-8545-2016-8-4-21-37
Nanotubular chrysotile fillers for radiation and protective constructional composites
Strengthening of manifestation of quantum-dimensional effect in nanoparticles will make considerable impact on absorption of photon radiation. Therefore, application of ultradisperse systems will promote high-quality strengthening of radiation protective properties of material and will allow creation of more compact material with improved protective characteristics. The unique combination of properties of chrysotile allows creation of the materials on its basis which possess high mechanical and thermal strength, radiation resistance. The presence of the combined water in its structure favours appearance of radiation protective properties by neutron radiation in such materials. In this connection the authors offered to fill chrysotile nanotubes with nanodispersed compounds that make it possible to raise its radiation protective characteristics. As a result, these compounds have to possess higher extinction coefficient of y-radiation, and respectively possess high density and content of heavy elements. Nanocrystal plumbous tungstate of PbWO4 is offered to use as compound for intercalation. The authors developed a method to produce nanotubular filler of radiation protective composite materials by filling hydrosilicate nanotubes of chrysotile structure with refractory slightly soluble compound on the basis of PbWO4 and serial processing of material with solutions of reagents. The best result has been achieved when chrysotile was treated consistently in K2WO4 and Pb(СН3СОО)2 solutions, at the same time mass content of PbWO4 in an end product reaches 30%. The introduced K2WO4 filled nanotubes not only in the internal channel, but also in interlayered space, and localization of PbWO4 happens both in internal channels of nanotubes and on their surface. In spite of the fact that the developed technology does not allow us to modify chrysotile so that all injected PbWO4 could be contained only in internal canals of nanotubes, the obtained product gets the improved radiation protective characteristics keeping other performance properties of chrysotile.
Список литературы Нанотрубчатыехризотиловые наполнители для радиационно-защитных конструкционных композитов
- Об ослаблении рентгеновского излучения ультрадисперсными средами/В.А. Артемьев//Письма в ЖТФ. -1997. -Т. 23. -№ 6. -С. 5-9.
- Разработка композиционных материалов, модифицированных нанопорошками, для радиационной защиты в атомной энергетике/В.Н. Гульбин//Ядерная физика и инжиниринг. -2011. -Т. 2., № 3. -С. 272-286.
- Облегченные радиационно-защитные композиты/В.Н. Гульбин, Н.С. Колпаков//Наукоемкие технологии. -2014. -Т. 15., № 3. -С. 4-16.
- Павленко В.И., Ястребинский Р.Н., Соколенко И.В., Едаменко О.Д., Куприева О.В. Способ заполнения нанотрубок тугоплавкими малоратсворимыми соединениями//Патент РФ №2569693. 29.05.2014. Опубл. 27.11.2015. Бюл. № 33.
- Павленко В.И., Ястребинский Р.Н., Соколенко И.В. Способ получения высокодисперсного нанокристаллического вольфрамата свинца//Патент РФ №2577581. 26.01.2015. Опубл. 20.03.2016. Бюл. № 8.
- Павленко В.И., Епифановский И.С., Ястребинский Р.Н. Радиационно-защитный бетон для биологической защиты ядерных реакторов//Перспективные материалы. -2006. -№ 3. -С. 22.
- Матюхин П.В., Павленко В.И., Ястребинский Р.Н. Композиционный материал, стойкий к воздействию высокоэнергетических излучений//Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. -2012. -№ 2. -С. 25-27.
- Соколенко И.В. Получение нанокристалических неорганических соединений на примере PbWO4//Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. -2014. -№ 4. -С. 138-142.
- Матюхин П.В., Ястребинская А.В., Павленко З.В. Использование модифицированного железорудного сырья для получения конструкционной биологической защиты атомных реакторов//Успехи современного естествознания. -2015. -№ 9-3. -С. 507-510.
- Ястребинская А.В., Черкашина Н.И., Матюхин П.В. Радиационно-защитные нанонаполненные полимеры/Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. -2015. -№ 12-7. -С. 1191-1194.
- Использование гидридсодержащих композитов для защиты ядерных реакторов от нейтронного излучения/А.В. Ястребинская, П.В. Матюхин, З.В. Павленко, А.В. Карнаухов, Н.И. Черкашина//Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. -2015. -№ 12-6. -С. 987-990.
- О возможности использования модифицированных асбестовых волокон в производстве термостойких композитов/Н.И. Черкашина, Л.Н. Наумова, B.И. Павленко, А.В. Ястребинская//Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. -2015. -№ 12-6. -С. 995-998.
- Ястребинская А.В. Полимерные композиционные материалы на основе крем-нийорганических олигомеров/Международный научно-исследовательский журнал. -2014. -№ 6-1 (25). -С. 76-77.
- Павленко В.И. Исследование механизма разрушения гипсового камня под воздействием плесневых грибов/В.И. Павленко, Н.А. Шаповалов, А.В. Ястребинская//Современные тенденции в образовании и науке: материалы между-нар. науч.-практич. конф. -Тамбов, 2013. -С. 109-110.
- Модифицирование природных минеральных систем для очистки воды от радионуклидов/Е.П. Клочков, В.И. Павленко, П.В. Матюхин, А.В. Ястребинская//Современные проблемы науки и образования. -2012. -№ 6. -C. 137.
- Механическая активация полимерных диэлектрических композиционных материалов в непрерывном режиме/А.В. Ястребинская, В.И. Павленко, П.В. Матюхин, Д.В. Воронов//Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. -2009. -№ 3. -С. 74-77.
- Огрель Л.Ю. Модификация эпоксидного связующего полиметилсилокса-ном для изготовления стеклопластиковых труб и газоотводящих стволов/Л.Ю. Огрель, А.В. Ястребинская, И.Ю. Горбунова//Строительные материалы. -2006. -№ 5. -С. 57-59
- Огрель Л.Ю. Полимеризация эпоксидного связующего в присутствии добавки полиметилсилоксана/Л.Ю. Огрель, А.В. Ястребинская, Г.Н. Бондаренко//Строительные материалы. -2005. -№ 9. -С. 82-87
- Ястребинская А.В. Модифицированный конструкционный стеклопластик на основе эпоксидных олигомеров для строительных изделий: Автореф. дис. канд. техн. наук./Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова. -Белгород. 2004. -19 с
- Ястребинская А.В. Модифицированный конструкционный стеклопластик на основе эпоксидных олигомеров для строительных изделий: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. -Белгород, 2004. -157 с
- Огрель Л.Ю. Структурообразование и свойства легированных эпоксидных композитов/Л.Ю. Огрель, А.В. Ястребинская//Строительные материалы. -2004. -№ 8. -С. 48-49
- Ястребинская А.В. Разработка и применение композиционного материала на основе эпоксидиановой смолы для строительных конструкций и теплоэнергетики/А.В. Ястребинская, Л.Ю. Огрель//Современные наукоемкие технологии. -2004. -№ 2. -С. 173
- Иванов Л.А., Муминова С.Р. Новые технические решения в области нанотехнологий. Часть 1//Нанотехнологии в строительстве. -2016. -Том 8, № 2. -
- Фаликман В.Р., Вайнер А.Я. Новые высокоэффективные нанодобавки для фотокаталитических бетонов: синтез и исследование//Нанотехнологии в строительстве. -2015. -Том 7, № 1. -С. 18-28
- Фаликман В.Р., Вайнер А.Я. Фотокаталитические цементные композиты, содержащие мезо-пористые наночастицы диоксида титана//Нанотехнологии в строительстве. -Том 6, № 1. -C. 14-26
