Inkorporace oxidů těžkých kovů do polymerních nanovláken

Bc. Stanislav Nevyhoštěný

Diplomová práce

The incorporation of heavy metals oxides into polymeric nanofibres

Anotace:

V předchozím výzkumu byla potvrzena abnormální efektivita nano a mikro částic sloučenin těžkých kovů pro zeslabení ionizujícího (gamma a rentgenového) záření. Tato práce se proto zabývá vývojem dalších materiálů vhodných pro stejnou aplikaci a zdokonalováním procesu výroby těchto materiálů. Pro tyto účely byly vybrány oxidy prvků z řady lanthanoidů, konkrétně lanthanu, praseodymu, neodymu, gadolinia, holmia, erbia, thulia a lutecia. Tyto oxidy jsou pak doplněny sloučeninami jódu, hafnia, wolframu a bismutu. Materiály jsou vybírány tak, aby dostatečně zeslabovaly ionizující záření až do energie 100 keV. Částice byly produkovány tepelným rozkladem citátových prekurzorů. Částice které nebylo možno vyrobit tímto procesem byly podrobeny mletí v kulovém mlýnku. Pro lepší kontrolu rozměrů anorganických částic byly také provedeny experimenty s produkcí anorganických nanovláken z oxidů lanthanoidů. Částice sloučenin těžkých kovů byly pomocí bezjehlového elektrostatického zvlákňování inkorporovány do nanovláken poly(vinylbutyralu). Vzorky byly charekterizovány pomocí rastrovací elektronové mikroskopie, termálni gravimetrické analýzy, energiově disperzni rentgenové spektroskopie a rentgenové fluorescenční analýzy. V závěru bylo provedeno měření zeslabení gamma záření ze vzorku 241Am (cca 14, 18 a 60 keV fotony).

Abstract:

In our previous research, abnormal effectivity of nano and micro particles of heavy metal compounds for ionizing radiation (gamma and x-ray) attenuation was confirmed. The aim of this work is to develop new materials suitable for this application and to perfect the production process. For this purpose, oxides of several elements of lanthanides series were selected lanthanum, praseodymium, neodymium, gadolinium, holmium, erbium, thulium and lutetium. These oxides are accompanied by compounds of of iodine, hafnium, tungsten and bismuth. The materials were selected to sufficiently attenuate ionizing radiation up to the energy of 100 keV. Particles were produces by thermal decomposition of citrate precursors. Particles that can not be produced by this method were ground in a ball mill. For better control of particle dimensions, experiments with production and use of inorganic lanthanide oxides nanofibers were performed. Particles of heavy metal compounds were incorporated into poly(vinylbutyral) nanofibers using a process of needleless electrospinning. Samples were analyzed using scanning electron microscopy, thermal gravimetric analysis, energy dispersive x-ray scpectroscopy and x-ray fluorescence analysis. In the end, radiation atenuation experiments were performed, using a gamma radiation from 241Am sample (about 14, 18 and 60 keV photons).

Klíčová slova

radiační ochrana, bezolovnaté materiály, elektrospinning, lanthanoidy, těžké kovy, nanočástice, nanovlákna, nanokompozity

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 16. 5. 2016

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Ing. Jan Grégr

Technická univerzita v Liberci

Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií

Magisterský studijní program / obor:
Nanotechnologie / Nanomateriály