ผลของสารตัวเติมแกโดลิเนียมออกไซด์ (Gd2O3) ต่อสมบัติเชิงกลและสมบัติการลดทอนรังสีแกมมา/อนุภาคนิวตรอนของวัสดุเชิงประกอบพอลิเอทิลีนมวลโมเลกุลสูงพิเศษ (UHMWPE)

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้ ศึกษาและพัฒนาวัสดุเชิงประกอบ Gd2O3/UHMWPE ที่มีการปรับปรุงพื้นผิวสารตัวเติม Gd2O3 ด้วยสารคู่ควบ KBE-903 ที่มีการปรับเปลี่ยนปริมาณสารคู่ควบไซเลนตั้งแต่ 5 ถึง 20 %wt ของสารตัวเติม Gd2O3 โดยทำการศึกษาและทดสอบลักษณะสัณฐานวิทยา สมบัติการต้านทานการสึกหรอ สมบัติเชิงกลและค่าความแข็งที่พื้นผิว ผลการศึกษาวิจัยพบว่าการเพิ่มปริมาณสารคู่ควบไซเลน ส่งผลทำให้สมบัติการต้านทานการสึกหรอ ค่ามอดูลัสแรงดึง ค่าความต้านทานแรงดึงและค่าความแข็งที่พื้นผิวของวัสดุเชิงประกอบ Gd2O3/UHMWPE มีค่าเพิ่มขึ้น แต่การยืดตัว ณ จุดขาด มีค่าลดลง ดังนั้นทำการเลือกใช้ปริมาณสารคู่ควบไซเลนที่ 20 %wt ในการปรับปรุงพื้นผิวของสารตัวเติม Gd2O3 ส่วนอื่นๆ ต่อไป ทั้งนี้เมื่อมีการเติมสารตัวเติม Gd2O3 ตั้งแต่ 0 จนถึง 25 %wt ในวัสดุเชิงประกอบ Gd2O3/UHMWPE และทำการศึกษาและทดสอบความหนาแน่น สมบัติการกำบังอนุภาคนิวตรอน/รังสีแกมมา สมบัติเชิงกลและค่าคงทนไดอิเล็กทริกของวัสดุ ผลการศึกษาวิจัยพบว่าการเพิ่มปริมาณสารตัวเติม Gd2O3 ส่งผลให้ความหนาแน่น สมบัติการกำบังอนุภาคนิวตรอน/รังสีแกมมาและค่ามอดูลัสแรงดึงของวัสดุเชิงประกอบ Gd2O3/UHMWPE มีค่าเพิ่มขึ้น แต่พบว่าค่าความต้านทานแรงดึง การยืดตัว ณ จุดขาดและค่าคงทนไดอิเล็กทริก มีค่าลดลง นอกจากนี้ เมื่อมีการนำวัสดุเชิงประกอบ Gd2O3/UHMWPE ที่มีการเติมปริมาณสารตัวเติม Gd2O3 ตั้งแต่ 0 จนถึง 25 %wt ไปบ่มเร่งด้วยรังสีแกมมาจากแหล่งกำเนิดรังสี 60Co โดยมีปริมาณรังสีสะสมเท่ากับ 60 kGy พบว่าการบ่มเร่งด้วยรังสีแกมมาส่งผลให้ความหนาแน่น สมบัติการกำบังอนุภาคนิวตรอน/รังสีแกมมาและสมบัติเชิงกลมีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุเชิงประกอบ Gd2O3/UHMWPE ที่ไม่ได้ผ่านการบ่มเร่งด้วยรังสีแกมมา ในขณะที่ค่าคงทนไดอิเล็กทริกมีค่าเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อย (ไม่มีนัยสำคัญ) ทั้งนี้ผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่าสามารถนำวัสดุเชิงประกอบ Gd2O3/UHMWPE ที่พัฒนาขึ้น ประยุกต์ใช้เป็นผลิตภัณฑ์สำหรับบรรจุสารกัมมันตรังสีที่มีประสิทธิภาพในการกำบังอนุภาคนิวตรอนและรังสีแกมมาได้

คำสำคัญ