伽马辐照诱导B4C纳米颗粒结构降解与介电响应的机理研究及其在辐射环境中的应用价值

本研究针对B4C纳米材料在辐射环境中结构稳定性问题，通过25-150 kGy剂量伽马辐照实验，发现其晶粒尺寸呈非线性变化（27.5→22.2 nm），拉曼/FTIR光谱显示键合弱化与部分非晶化，FE-SEM观察到表面粗糙化聚集现象。光学反射谱呈现红移吸收边与带边恢复特征，介电测量揭示损耗角正切与电导率随剂量上升的缺陷增强传导机制，为核工/航天领域辐射耐受材料设计提供关键数据。

　　

本研究探讨了硼碳化合物(B₄C)纳米颗粒在25-150 kGy伽马辐照剂量下的结构演变与介电行为。X射线衍射(XRD)分析显示晶粒尺寸呈现先增后减的非单调变化（最大27.5 nm，最小22.2 nm），并伴随非线性应变响应。拉曼光谱(Raman)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)证实化学键弱化与部分非晶化转变。场发射扫描电镜(FE-SEM)观测到显著表面粗糙化与颗粒团聚现象（>100 kGy剂量时尤为明显）。光学反射数据表明低剂量下吸收边红移与缺陷态形成相关，而高剂量下因结构无序化产生带尾态导致带边恢复。介电测量发现损耗角正切(tan δ)和电导率随辐照剂量增加而上升，归因于缺陷促进的电荷传输机制。这些发现揭示了伽马辐照对B₄C纳米材料的结构-功能关联性影响，为核反应堆屏蔽材料、航天器防护系统等辐射密集型应用场景提供重要设计依据。