关键词:
氧化钐
环氧树脂
碳纳米纤维
力学性能
热学性能
中子屏蔽
摘要:
为满足微小型先进核能系统对屏蔽材料提出的轻量化、耐高温并兼具良好的力学性能需求,本文以稀土氧化钐(Sm_(2)O_(3))作为中子吸收剂,以耐高温环氧树脂N,N-二缩水甘油基-4-缩水甘油氧基苯胺(AFG-90H)为基体材料,通过添加碳纳米纤维(CNFs),制备了一种CNFs增强的耐高温含钐高分子基CNFs/Sm_(2)O_(3)/AFG-90H复合中子屏蔽材料,并研究了不同CNFs添加量对复合材料的力学性能、高温热性能及中子屏蔽性能的影响。结果表明:适量的CNFs添加对基体分子链的缠结作用以及Sm_(2)O_(3)颗粒的尺寸和界面效应可阻碍高分子链在拉伸过程中的滑移运动,提高复合材料的热学性能与力学性能,且当Sm_(2)O_(3)添加量为15%(质量分数)、CNFs添加量为0.1%时,复合材料热失重5%的温度为320.7℃,抗拉强度与断裂伸长率较未添加CNFs时分别提升82.3%和63.0%;CNFs/Sm_(2)O_(3)/AFG-90H复合材料的中子屏蔽性能主要来自于Sm_(2)O_(3)的贡献,未添加CNFs时,Sm_(2)O_(3)/AFG-90H复合材料具有最高的线性衰减系数为5.610 cm^(-1),较AFG-90H基体的线性衰减系数提高了3.15倍;CNFs添加量不同时,复合材料的线性衰减系数均远高于未添加任何填料的AFG-90H基体性能,且当CNFs添加量低于0.3%时,复合材料的线性衰减系数较Sm_(2)O_(3)/AFG-90H的性能略有降低且相差不大。本文结果可为核辐射防护领域中子屏蔽材料的设计研发与力学性能优化提供一定的参考与指导。