Safety in Technosphere Safety in Technosphere Безопасность в техносфере 1998-071X 4760 10.12737/7534 Методы и средства обеспечения безопасности Methods and means of safety Методы и средства обеспечения безопасности Application of Bismuth Nanoparticles for Textile Materials Protection Against Microwave Radiation Применение наночастиц висмута для защиты текстильных материалов от СВЧ-излучения Губин Сергей Павлович Gubin Sergey Павлович Буслаева Елена Юрьевна Buslaeva Elena Юрьевна Сафонов Валентин Владимирович Safonov Valentin Владимирович svv@staff.msta.ac.ru Торшин Антон Станиславович Torshin Anton Станиславович anton-torshin@yandex.ru 25 04 2015 25 04 2015 4 2 56 61 https://naukaru.ru/en/nauka/article/4760/view

Проведен синтез наночастиц металла, который заключался в химическом восстановлении раствора нитрата висмута. Разработаны оптимальные параметры восстановления висмута до нуль-валентного металлического состояния и его нанесения на ткани. Рассчитаны параметры и разработана конструкция оборудования для воздействия на металлизированные текстильные материалы электромагнитного излучения сверхвысокочастотного (СВЧ) диапазона для действующей лабораторной полупромышленной установки. Проведена обработка образцов натуральных текстильных тканей наночастицами висмута и выполнены исследования распределения наночастиц в объеме ткани, их формы, размера, способа закрепления в объеме материала. СВЧ-воздействие на образец проводилось в камере со стоячей волной модульной конвейерной установки. Показано, что подвергаемая излучению модифицированная ткань позволяет снизить дозу облучения. После СВЧ-воздействия определялись прочностные свойства целлюлозных материалов. Ткани подвергались стирке бытовым порошком, после чего определялись физико-механические свойства — изменение линейных размеров после мокрой обработки, разрывная и раздирающая нагрузка, жёсткость при изгибе, воздухопроницаемость, гигроскопичность, электрическое сопротивление, коэффициент ослабления ЭМИ. Материал может быть использован в радиозащитной одежде с усиленной парциальной защитой — комбинезон, шлем, перчатки и бахилы, изготовленные из радиоотражающих материалов.

Synthesis of metal nanoparticles which consisted in chemical restoration of solution of bismuth nitrate is carried out. Optimum parameters of bismuth restoration to a zero-valent metal state and its drawing on fabric are developed. Parameters are calculated and the design of the equipment for impact on the metallized textile materials microwave ovens by radiation is developed for the operating laboratory semi-plant. Processing of samples of natural textile fabrics is carried out by bismuth nanoparticles and researches of distribution of nanoparticles in volume of fabric, forms of particles, their size, a way of fixing in volume of material are conducted. Impact on a sample was carried out by the microwave oven in the camera with a standing wave of modular conveyor installation. It is shown that the modified fabric subjected to radiation allows to lower a radiation dose. After the microwave influence strength properties of cellulose materials were defined. Fabrics were exposed to washings by domestic laundry powder after which such physicomechanical properties as change of the linear sizes after wet processings, the explosive and tearing apart loading, rigidity were defined at a bend, air permeability, hygroscopicity, electric resistance, coefficient of weakening of electromagnetic radiation. Material can be used in radio protective clothes with the strengthened partial protection which includes overalls, a helmet, gloves and boot covers made from the radio reflecting materials.

 наночастицы висмут материалы излучение радиозащитная одежда. nanoparticles bismuth materials radiation radiation protective clothes.

1. ВведениеПроблема защиты человека и техники от сверхвысокочастотного излучения (СВЧ-излучения) существует давно, так как использование наполнителей обычного размера для ослабления излучения может значительно ухудшить механическую целостность волокон. Металлизированные ткани обладают хорошим экранирующим эффектом, обеспечивают эффективную защиту от воздействия электромагнитных полей и излучения. Для нанесения покрытия используют алюминий, бронзу, серебро, сплавы титана, нержавеющую сталь и другие металлы [1, 2].Нанотехнологии придают новый импульс появлению на рынках более экологически безопасных химикатов, используемых во многих продуктах и сферах применения [3]. В последнее время актуальным становится применение такого уникального металла, как висмут. Например, наночастицы Au, покрытые оболочкой Bi, с успехом использованы как затравочные катализаторы для выращивания CdSe нанопроволок [4]. Наночастицы оксида висмута в текстильном материале могут обеспечить защиту от СВЧ-излучения, незначительно воздействуя на механические свойства ткани [5]. В то же время противорадиационные свойства, которыми обладает висмут, позволяют разработать новую технологию отделки текстильных материалов и расширить существующий ассортимент.Использование технологии, предлагаемой нами, позволяет получить материал с высокими защитными характеристиками от электропроводных полей в широком диапазоне частот. Ткань отличается высокой отражательной способностью радиочастот широкого диапазона и высокой электропроводимостью, позволяющей использовать материал в конструкциях и изделиях, применяемых для устранения статического электричества. Процесс характеризуется высокой технологичностью.

Каргин Ю.Ф., Ивичева С.Н., Буслаева Е.Ю., Кувшинова Т.Б., Володин В.Д., Юрков Г.Ю. Получение наночастиц висмута в опаловой матрице восстановлением соединений висмута изопропанолом в сверхкритическом состоянии // Неорганические материалы. 2006. - Т. 42. - № 5. - С. 547-550. Kargin Yu.F., Ivicheva S.N., Buslaeva E.Yu., Kuvshinova T.B., Volodin V.D., Yurkov G.Yu. Poluchenie nanochastits vismuta v opalovoy matritse vosstanovleniem soedineniy vismuta izopropanolom v sverkhkriticheskom sostoyanii [Obtaining nanoparticles of bismuth in an opal matrix recovery of bismuth compounds with isopropanol in a supercritical state]. Neorganicheskie materialy [Inorganic Materials], 2006, V.42, I. 5, pp. 547-550 (in Russian). Rabin O., Manuel Perez J., Grimm J., Wojtkiewicz G., Weissleder R. An X-ray computed tomography imaging agent based on long-circulating bismuth sulphide nanoparticles // NatMater. 2006. - Vol. 5. - P. 118-122. O. Rabin, J. Manuel Perez, J. Grimm, G. Wojtkiewicz, R. Weissleder. An X-ray computed tomography imaging agent based on long-circulating bismuth sulphide nanoparticles. NatMater. 2006. Vol. 5. P.118-122. Кобраков К.И., Дмитриева М.Б., Золина Л.И., Родионов В.И., Ручкина А.Г., Серенко О.А., Станкевич Г.С. Получение наномодифицированных биоцидных шерстяных материалов и исследование устойчивости их фунгицидных свойств к мокрым обработкам // Бутлеровские сообщения. 2014. - Т. 37. - № 2. - С. 53-59. Kobrakov K.I., Dmitrieva M.B., Zolina L.I., Rodionov V.I., Ruchkina A.G., Serenko O.A., Stankevich G.S. Poluchenie nanomodifitsirovannykh biotsidnykh sherstyanykh materialov i issledovanie ustoychivosti ikh fungitsidnykh svoystv k mokrym obrabotkam [Getting nanomodified biocidal woolen materials and research the sustainability of their fungicidal properties to wet processing]. Butlerovskie soobshcheniya [Butlerov Communications]. 2014, V. 37, I. 2, pp. 53-59 (in Russian). Губин С.П., Юрков Г.Ю., Катаева Н.А. Наночастицы благородных металлов и материалы на их основе / ИОНХ РАН. - М., 2006. - С. 18. Gubin S.P., Yurkov G.Yu., Kataeva N.A. Nanochastitsy blagorodnykh metallov i materialy na ikh osnove [Nanoparticles of noble metals and materials on their basis]. Moscow, 2006, pp. 18 (in Russian). Юрков Г.Ю., Астафьев Д.А., Горковенко М.Ю., Буслаева Е.Ю., Каргин Ю.Ф., Губин С.П. Модификация состава висмутсодержащих наночастиц внутри полиэтиленовой матрицы // Журнал прикладной химии. 2005. - № 50(9). - С. 1402-1407. Yurkov G.Yu., Astaf ´ev D.A., Gorkovenko M.Yu., Buslaeva E.Yu., Kargin Yu.F., Gubin S.P. Modifikatsiya sostava vismutsoderzhashchikh nanochastits vnutri polietilenovoy matritsy [modification of the composition of bismuth nanoparticles in a polyethylene matrix]. Zhurnal prikladnoy khimii [Journal of Applied Chemistry]. 2005, pp. 1402-1407 (in Russian). Слепцова С.К., Лаврентьев В.А. Модификация волокнистого поликапроамида в СВЧ электромагнитном поле // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2006. - №4 (19). - С. 144-147. Sleptsova S.K., Lavrent´ev V.A. Modifikatsiya voloknistogo polikaproamida v SVCh elektromagnitnom pole [Modification of fiber polycaproamide microwave electromagnetic field]. Vestnik Saratovskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta [Bulletin of Saratov State Technical University]. 2006, I. 4 (19), pp.144-147. Никифорова А.А., Давыдов А.Ф. Метод определения коэффициента ослабления тканей для защиты от электромагнитных излучений // Известия ВУЗов. Технология текстильной промышленности. 2012. - № 3 (339). - С. 16-18. Nikiforova A.A., Davydov A.F. Metod opredeleniya koeffitsienta oslableniya tkaney dlya zashchity ot elektromagnitnykh izlucheniy [Method for the determination of the attenuation coefficient of tissue to protect against electromagnetic radiation]. Izvestiya VUZov. «Tekhnologiya tekstil´noy promyshlennosti» [Proceedings of the universities. "Technology of textile industry»]. I. 3 (339), 2012.