ساخت نانوکامپوزیت پلی‌آمید- پلی‌اتیلن رسانای معادل بافت حاوی نانولوله‌های کربنی به عنوان الکترود میکرودزیمترهای گازی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

پژوهشکده‌ی کاربرد پرتوها، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران، صندوق پستی: 3486-11365، تهران ـ ایران

چکیده

هدف از این پژوهش ساخت کامپوزیت رسانای معادل بافت مشابه پلاستیک تجاری A-150  گران­قیمت با دسترسی محدود است که در آن به جای دوده، از نانولوله­ی کربنی برای دست­یابی به خاصیت رسانایی بیش­تر استفاده شده است. برای این منظور نانوکامپوزیت­های پلی­آمید/ پلی­اتیلن حاوی 1 to 4%  نانولوله­ی کربنی به روش اختلاط مذاب ساخته شدند. رسانایی کامپوزیت حاوی 3% نانولوله­ی کربنی به
3× 10-6 S/cm-1  رسید که در محدوده­ی خصوصیت­های مواد نیم­رسانا قرار دارد. ریزنگاره­های میکروسکوپی الکترون روبشی (SEM) و عبوری (TEM) تشکیل شبکه­ی رسانای الکتریکی در فاز پیوسته­ی پلی­آمید و در فصل مشترک دو فاز را نشان می­دهند. در بررسی خواص مکانیکی، افزایش چشمگیری در کامپوزیت حاوی 3% نانولوله­ی کربنی مشاهده شد. تعیین مقدارهای چگالی و درصد عناصر نشان می­دهد که مقدارهای به دست آمده برای این نانوکامپوزیت با مقدارهای اعلام شده برای بافت نرم و پلاستیک A-150  مشابهت دارند. محاسبه­های میکرودزیمتری نشان داد که توزیع­های انرژی خطی به دست آمده برای میکرودزیمترهایی از جنس نانوکامپوزیت پلی­آمید/ پلی­اتیلن/ نانولوله­ی کربنی و A-150  هم­خوانی خوبی دارند. در نتیجه، نانوکامپوزیت ساخته شده می­تواند جای­گزین مناسبی برای پلاستیک معادل بافت A-150  برای استفاده به عنوان الکترود در میکرودزیمترهای گازی باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Preparation of tissue equivalent conductive polyamide/polyethylene nanocomposite containing carbon nanotubes as electrode of the gaseous microdosimeters

نویسندگان [English]

  • F Khoylou
  • A Akhavan
  • F Naimian
  • A Moslehi
چکیده [English]

The aim of this study is preparing a conductive tissue equivalent composite similar to expensive and limited access commercial A-150 plastic, in which, the Conductive Carbon Nanotubes (CNT) are used instead of black carbon. For this rescan, to obtain more conductivity nanocomposites of polyamide/polyethylene (PA/PE) containing 1 to 4% carbon nanotube were made by melt mixing. The resulting electrical conductivity of the composite with 3% CNT reached to 3× 10-6 S/cm which is in the range of semi-conductive materials. The Scanning Electron Microscopy (SEM) and Transmission Electron Microscopy (TEM) pictures show an electrical network formation in continuous PA phase and at the interface of two phases. In the studies of mechanical properties, a significant increase in the modulus of PA/PE/CNT nanocomposite with 3% CNT was observed. Meanwhile, determination of the density and percentage of the elements ​​of this nanocomposite indicated that the obtained amounts were similar to that declared for the muscle tissue and A-150 plastic. Farther, Microdosimetry calculations showed that the linear energy distributions obtained from the microdosimeters with a wall of PA/PE/CNT nanocomposite and A-150, are well compatible. Therefore, this composite could be a suitable substitute for A-150, as an electrode of the gaseous microdosimeters

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nanocomposite
  • Polyamide/polyethylene
  • Tissue equivalent
  • A-150 plastic
  • Microdosimetry
H.H. Rossi, M. Zaider, Microdosimetry and its applications, Springer-verlag (1996).

  • ICRU Report 36, Microdosimetry, International Commission on Radiation Units, (1983).

  • A. Moslehi, G. Raisali, M. Lamehi, Radiat. Prot. Dosim., 173, 286-292 (2017).

  • L.A. Braby, G.W. Johnson, J. Barthe, Radiat. Prot. Dosim., 61, 351-379 (1995).

  • F.R. Shonka, R.J. Ernest, F. Gioacchino, Method of using and manufacturing plastic equivalent to organic materials, US 3005794 (1961).

  • J. Barthe, J.M. Bordy, Biological tissue-equivalent polymer composition having a very high resistivity, US 5569699A (1996).

  • H. Pang, L. Xu, D. Yan, Z. Li, Prog. Poly. Sci., 39, 1908-1933 (2014).

  • W. Zhang, A.A. Dehghani-Sanj, J. Mater. Sci., 42, 3408-3418 (2007).

  • F. Xiang, Y. Shi, X. Li, T. Huang, C. Chen, Y. Peng, Y. Wang, Eur. Polym. J., 48, 350-361 (2012).

  •  F. Tanasa, M. Zanoaga, Y. Mamunya, Int. Conf. Scientific Papers, (2015).

  •  L. Li, W-H Ruan, M-Q Zhang, M-Z Rong, Polym. Letters, 9, 77-83 (2015).

  •  H. Pang, D. Yan, Y. Bao, J.B. Chen, C. Chen, Z. Li, J. Mater. Chem., 22, 23568-23575 (2012).

  •  S. Malekie, F. Ziaie, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 791, 1-5 (2015).

  •  N. Grossiord, J. Loos, L.V. Laake, M. Maugey, C. Zakri, C.E. Koning, A.J. Hart, Advanced Functional Materials, 18, 3226-3234 (2008).

  •  P. Potschke, A.R. Bhattacharyya, A. Janke, Polymer, 44, 8061-8069 (2003).

  •  L.J. Goodman, Phys. Med. Biol., 23, 753-758 (1978).

  •  C. Constantinou, Tissue substitutes for particulate radiations and their use in radiation dosimetry and radiotherapy, PHD Thesis, 47 (1978).

  •  M. Damijan, A. Natas, E. Pavs, F.X. Hart, Electric properties of tissues, www.lifvation. com.

  •  S. Malekie, F. Ziaie, Nucl. Instrum. Methods, Phys. Res. A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 816, 101-105 (2016).

  •  L. Wang, J. Hong, G. Chen, Polym. Eng. Sci., 50, 2176-2181 (2010).

  •  L.J. Goodman, Phys. Med. Biol., 23, 753-758 (1978).

  •  Y. Mamunya, V. Levchenko, G. Boiteux, G. Seytre, M. Zanoaga, F. Tanasa, E. Lebedev, Polym. Composites, DOI 10.1002/pc.23434, (2015).

  •  P.J. Brigandy, Electrically conductive multiphase polymer blend carbon based composites, Lehigh University, Theses and Dissertations, 26-27 (2014).

  •  ICRU Report 44, Tissue substitutes in radiation dosimetry and measurements, International Commission on Radiation Units (1984).