ผลของสารตัวเติมแกโดลิเนียมออกไซด์ (Gd2O3) ต่อสมบัติเชิงกล สมบัติการลดทอนรังสีแกมมา/อนุภาคนิวตรอนของวัสดุเชิงประกอบพอลิเอทิลีนมวลโมเลกุลสูงพิเศษ (UHMWPE)

Effects of gadolinium oxide (Gd2O3) on mechanical and gamma/neutron attenuation properties of Ultra-high-molecular-weight polyethylene (UHMWPE) composites

Name: ธิติสรณ์ เอนกรัตน์มนตรี

ThaSH: มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ -- วิทยานิพนธ์. วท.ม. (รังสีประยุกต์และไอโซโทป) 2565

Classification :.LCCS: QC793.5.G32

ThaSH: มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์. สาขารังสีประยุกต์และไอโซโทป -- วิทยานิพนธ์

ThaSH: รังสีแกมมา

ThaSH: การแผ่รังสี

ThaSH: แกโดลิเนียม

ThaSH: แกโดลิเนียมออกไซด์

ThaSH: วัสดุเชิงประกอบ

ThaSH: นิวตรอน

Abstract: งานวิจัยนี้ ศึกษาและพัฒนาวัสดุเชิงประกอบ Gd2O3/UHMWPE ที่มีการปรับปรุงพื้นผิวสารตัวเติม Gd2O3 ด้วยสารคู่ควบ KBE-903 ที่มีการปรับเปลี่ยนปริมาณสารคู่ควบไซเลนตั้งแต่ 5 ถึง 20 %wt ของสารตัวเติม Gd2O3 โดยทำการศึกษาและทดสอบสัณฐานวิทยา สมบัติการต้านทานการสึกหรอ สมบัติเชิงกลและค่าความแข็งที่พื้นผิว ผลการศึกษาวิจัยพบว่าการเพิ่มปริมาณสารคู่ควบไซเลน ส่งผลทำให้สมบัติการต้านทานการสึกหรอ ค่ามอดุลัสแรงดึง 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/รังสีแกมมาและค่ามอดุลัสแรงดึงของวัสดุเชิงประกอบ Gd2O3/UHMWPE มีค่าเพิ่มขึ้น แต่พบว่าค่าความต้านทานแรงดึง การยืดตัว ณ จุดขาดและค่าคงทนไดอิเล็กทริก มีค่าลดลง นอกจากนี้ เมื่อมีการนำวัสดุเชิงประกอบ Gd2O3/UHMWPE ที่มีการเติมปริมาณสารตัวเติม Gd2O3 ตั้งแต่ 0 จนถึง 25 %wt ไปบ่มเร่งด้วยรังสีแกมมาจากแหล่งกำเนิดรังสี 60Co โดยมีปริมาณรังสีสะสมเท่ากับ 60 kGy พบว่าการบ่มเร่งด้วยรังสีแกมมาทำให้ความหนาแน่น สมบัติการกำบังอนุภาคนิวตรอน/รังสีแกมมาและสมบัติเชิงกลมีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุเชิงประกอบ Gd2O3/UHMWPE ที่ไม่ได้ผ่านการบ่มเร่งด้วยรังสีแกมมา ในขณะที่ค่าคงทนไดอิเล็กทริกมีค่าเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อย (ไม่มีนัยสำคัญ) ทั้งนี้ผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่าสามารถนำวัสดุเชิงประกอบ Gd2O3/UHMWPE ที่พัฒนาขึ้น ประยุกต์ใช้เป็นผลิตภัณฑ์สำหรับบรรจุสารกัมมันตรังสีที่มีประสิทธิภาพในการกำบังอนุภาคนิวตรอนและรังสีแกมมาได้ This work studied and developed Gd2O3 /UHMWPE composites with the surface modifications of Gd2O3 using varying contents of a silane coupling agent (KBE-903) of 5-20 %wt of Gd2O3 ; for which the properties of interest that were investigated in this work included morphological, wear, mechanical, and surface hardness properties. The results showed that increases in the contents of a silane coupling agent led to the increases in wear resistance, tensile modulus, tensile strength, and surface hardness, but the decrease in elongation at break of the composites. As a result, the 20 %wt of a silane coupling agent was selected for further investigations. In addition, we have developed the Gd2O3 /UHMWPE composites with varying Gd2O3 contents from 0-25 %wt (in 5 %wt increment) and investigated important properties, including density, neutron/gamma attenuation, mechanical properties, and dielectric strength. The results indicated that the increases in Gd2O3 enhanced densities, neutron/gamma shielding, and tensile modulus but decreased tensile strength, elongation at break, and dielectric strength of the composites. Lastly, the Gd2O3 /UHMWPE composites with varying Gd2O3 contents from 0-25 %wt (in 5 %wt increment) were gamma irradiated using 60Co as gamma source, with the total dose of 60 kGy. The results showed that the irradiated samples exhibited higher densities, neutron/gamma shielding, and mechanical properties but insignificant changes in the values of dielectric strength in comparison with non-irradiated samples. In conclusions, the overall results implied that the developed Gd2O3 /UHMWPE composites has shown great potential to be utilized as casks for the containment of radionuclides with high efficiencies in neutron and gamma shielding properties.

มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์. สำนักหอสมุด

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: tdckulib@ku.ac.th

Name: เกียรติศักดิ์ แสนบุญเรือง

Role: อาจารย์ที่ปรึกษาวิทยานิพนธ์หลัก

Created: 2565

Modified: 2568-07-22

Issued: 2568-07-22

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

URL: https://www.lib.ku.ac.th/KUthesis/2564/thitisorn-ane-all.pdf

CallNumber: QC793.5.G32 .ธ341

tha

DegreeName: วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: รังสีประยุกต์และไอโซโทป

Grantor: มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

©copyrights มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	thitisorn-ane-all.pdf	3.66 MB	1	2025-07-29 12:24:28

ใช้เวลา

0.028952 วินาที