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摘要
传统的屏蔽X/γ射线材料一般为铅或含铅材料，存在有毒、质量重、不易成型、价格较高等缺点，而高分子复合材料被认为是未来能够有效防护核辐射的新型材料。环氧树脂(Epoxy Resin,EP)作为基材具有诸多优点，如耐腐蚀、力学性能好、耐磨性强、绝缘性优良及耐辐照性较强等，稀土材料对20～88 keV能区的X/γ射线有比较好的屏蔽效果，能够弥补铅的弱吸收区，同时可规避铅的毒性。为验证纳米稀土三氧化二钇/环氧树脂(Y2O3/EP)复合材料对X/γ射线的屏蔽性能，首先采用Y2O3填充到环氧树脂中制备了不同氧化钇含量的Y2O3/EP复合材料。然后利用正电子寿命谱、X射线衍射、扫描电镜研究了材料的微观结构，用热重分析仪及差示扫描量热仪测试了材料的热稳定性，用维氏硬度计及万能拉力机测试了材料的机械性能。最后利用蒙特卡罗程序对样品的辐射防护性能进行了模拟计算。研究结果表明：Y2O3填充到环氧树脂中可提升复合材料的热稳定性、硬度及杨氏模量，但明显降低了抗拉强度和断裂伸长率，建议Y2O3含量质量百分数不超过40%。在X/γ射线能量20～1 332 keV范围内，材料相同厚度时，40%Y2O3/EP复合材料的屏蔽效果为纯铅的2%～10%，相同质量时，40%Y2O3/EP复合材料的屏蔽效果为纯铅的15%～66%。虽然Y2O3/EP复合材料屏蔽效果较纯铅的差，但在X/γ射线低能区可满足屏蔽要求，具备替代铅或含铅材料作为辐射屏蔽材料的能力。
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