绿色合成PVC/ZnO纳米复合材料：微结构调控与多功能性能协同增强及其在生物医学与核防护领域的应用

本研究创新性地采用辣椒提取物绿色合成ZnO纳米颗粒（ZnO-NPs），并将其与聚氯乙烯（PVC）复合制备高性能纳米薄膜。材料表征显示10-20 nm六方纤锌矿结构ZnO-NPs均匀分散，使复合材料热降解起始温度提升至350°C，拉伸强度达75 N，断裂伸长率翻倍至13%，光学带隙降至5.07 eV，线性衰减系数（LAC）提高至0.143 cm?1。该环保型纳米复合材料在辐射防护和生物医学领域展现重要应用价值。

　　

Highlight

本研究亮点在于首次使用卡宴辣椒（Capsicum annuum L.）提取物作为唯一还原剂，成功制备出具有六方纤锌矿结构的ZnO纳米颗粒（ZnO-NPs）。这种绿色合成方法摒弃了传统化学还原剂，为纳米材料制备提供了环境友好新策略。

材料与方法

通过溶液浇铸法将生物合成的ZnO-NPs（0-2 wt%）掺入聚氯乙烯（PVC）基质，制备出系列纳米复合薄膜。采用X射线衍射（XRD）证实纳米颗粒的晶体结构，扫描电镜（SEM）显示其均匀分散特性。

结果与讨论

微观结构分析显示，10-20 nm的ZnO-NPs在PVC基质中形成致密网络结构。热重分析（TGA）表明复合材料热稳定性显著提升，起始降解温度从343°C提高到350°C。力学测试揭示纳米复合材料的拉伸强度从60 N增至75 N，断裂伸长率实现2倍提升（6%→13%）。

光学性能方面，紫外-可见光谱分析显示直接带隙从5.13 eV缩小至5.07 eV，表明材料电子结构发生显著改变。辐射屏蔽测试中，线性衰减系数（LAC）从0.133 cm^?1提升至0.143 cm^?1，证实其增强的γ射线吸收能力。

结论

该研究开创性地将土耳其特色农产品转化为高性能纳米材料，所开发的PVC/ZnO纳米复合材料兼具优异的机械性能、热稳定性和辐射屏蔽功能，为开发无铅环保型防护材料提供了新思路，在医疗辐射防护和核工业领域具有重要应用前景。