| 王文博,花莉,郭子瞻,贾峰峰,杨朋波,陆赵情.Bi2O3/La2O3/芳纶沉析纤维/碳纤维复合无铅X射线屏蔽纸的制备及性能研究[J].中国造纸,2025,44(12):112-119 |
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| Bi2O3/La2O3/芳纶沉析纤维/碳纤维复合无铅X射线屏蔽纸的制备及性能研究 |
| Preparation and Performance Study of Bi2O3/La2O3/Aramid Pulp Fibers/Carbon Fiber Composite Flexible Lead-free X-ray Shielding Paper |
| 收稿日期：2025-06-05 修订日期：2025-07-24 |
| DOI：10.11980/j.issn.0254-508X.2025.12.012 |
| 关键词: 芳纶纤维 X射线屏蔽 氧化铋 氧化镧 |
| Key Words:aramid fiber X-ray shielding bismuth oxide lanthanum oxide |
| 基金项目:陕西省军民融合专项（陕融办发【2024】22号）；中国博士后科学基金面上项目（2025M772524）；国家自然科学基金项目（22378248，22508239）；高性能薄型高强电子载带纸机新材料制备关键技术与产业化（JHXM2025188）。 |
| 作者 | 单位 | 邮编 | | 王文博* | 陕西科技大学轻工科学与工程学院,陕西省造纸技术及特种纸品开发重点实验室, 陕西西安,710021 | 710021 | | 花莉 | 陕西科技大学轻工科学与工程学院,陕西省造纸技术及特种纸品开发重点实验室, 陕西西安,710021
陕西帕若德新材料科技有限公司,陕西西安,710075 | 710075 | | 郭子瞻 | 陕西科技大学轻工科学与工程学院,陕西省造纸技术及特种纸品开发重点实验室, 陕西西安,710021 | 710021 | | 贾峰峰 | 陕西科技大学轻工科学与工程学院,陕西省造纸技术及特种纸品开发重点实验室, 陕西西安,710021
陕西帕若德新材料科技有限公司,陕西西安,710075 | 710075 | | 杨朋波 | 陕西科技大学轻工科学与工程学院,陕西省造纸技术及特种纸品开发重点实验室, 陕西西安,710021 | 710021 | | 陆赵情* | 陕西科技大学轻工科学与工程学院,陕西省造纸技术及特种纸品开发重点实验室, 陕西西安,710021
陕西帕若德新材料科技有限公司,陕西西安,710075
齐鲁工业大学（山东省科学院）,山东济南,250353 | 250353 |
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| 摘要:本研究采用芳纶沉析纤维（AF）与碳纤维（CF）作为增强骨架，引入Bi2O3与La2O3双高原子序数（Z）功能填料，结合真空抽滤和酚醛树脂浸渍固化工艺，制备了Bi2O3/La2O3/AF/CF复合纸（BLCP）。结果表明，Bi2O3与La2O3在AF/CF基体中均匀分散，其内部多孔结构可延长X射线传播路径并增加光子碰撞频率，从而通过光电效应和康普顿散射实现高效散射；同时，Bi2O3与La2O3的组合对X射线产生协同衰减效应，显著提升了材料的屏蔽性能。Bi2O3与La2O3的填充量均为0.5 g的X射线屏蔽纸在20~70 kV管电压内展现出高达69.3%~85.8%的X射线屏蔽效率。这种BLCP材料兼具轻量化（厚度0.505 mm；密度0.37 g/cm3）、柔韧性（0.22 MJ/m3）和环境友好性。 |
| Abstract:In this study， Bi2O3/ La2O3/aramid precipitated fiber/carbon fiber composite paper (BLCP) by utilizing aramid precipitated fiber (AF) and carbon fiber (CF) as reinforcement skeletons was prepared. This innovative composite incorporated dual high-atomic-number (Z) functional fillers, Bi2O3 and La2O3, and was produced through a combination of vacuum filtration and phenolic resin impregnation-curing processes. The results revealed a uniform dispersion of Bi2O3 and La2O3 throughout the AF/CF matrix. The internal porous structure of the composite extended the propagation paths of X-ray and increased the frequency of photon collisions, facilitating efficient scattering through both the photoelectric effect and Compton scattering. Moreover, the combination of Bi2O3 and La2O3 demonstrated a synergistic attenuation effect on X-ray, significantly enhancing the shielding performance. Specifically, the BLCP containing 0.5 g each of Bi2O3 and La2O3 fillers exhibited X-ray shielding efficiencies ranging from 69.3% to 85.8% within the 20~70 kV tube voltage range. This material was notable for its lightweight properties (with a thickness of 0.505 mm and a density of 0.37 g/cm3), flexibility (0.22 MJ/m3), and environmental friendliness. |
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