恰当的gydF4y2Ba 聚合物技术进展gydF4y2Ba 1098-2329gydF4y2Ba 0730-6679gydF4y2Ba HindawigydF4y2Ba 10.1155 / 2021/7013154gydF4y2Ba 7013154gydF4y2Ba 研究文章gydF4y2Ba 超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的γ射线改性gydF4y2Ba 阿雅gydF4y2Ba 苏韦达gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 古玛gydF4y2Ba 帕万gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 巴蒂亚gydF4y2Ba 曼塔gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 古玛gydF4y2Ba 桑耶夫gydF4y2Ba 3.gydF4y2Ba 沙玛gydF4y2Ba JyotsnagydF4y2Ba 4gydF4y2Ba https://orcid.org/0000-0002-6161-8651gydF4y2Ba 悉达多gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 肖gydF4y2Ba ZeyungydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 物理科学与语言系gydF4y2Ba 基础科学学院gydF4y2Ba 巴伦布尔gydF4y2Ba 印度gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba-gydF4y2Ba 物理系gydF4y2Ba 阿查里亚纳伦德拉德学院gydF4y2Ba 德里大学gydF4y2Ba 新德里110019年gydF4y2Ba 印度gydF4y2Ba du.ac.ingydF4y2Ba 3.gydF4y2Ba新德里-gydF4y2Ba 物理系gydF4y2Ba 尼赫鲁运动学院gydF4y2Ba 德里大学gydF4y2Ba 110 021gydF4y2Ba 印度gydF4y2Ba du.ac.ingydF4y2Ba 4gydF4y2Ba 爱迪应用科学学院gydF4y2Ba 友好大学哈里亚纳邦gydF4y2Ba 印度gydF4y2Ba 爱迪gydF4y2Ba 2021gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba 2021gydF4y2Ba 2021gydF4y2Ba 26gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba 2020gydF4y2Ba 16gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba 2021gydF4y2Ba 26gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba 2021gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba 2021gydF4y2Ba 2021gydF4y2Ba 版权所有©2021 Suveda Aarya等人。gydF4y2Ba 这是一篇在知识共享署名许可下发布的开放存取的文章，它允许在任何媒体上无限制地使用、传播和复制，只要原始作品被适当地引用。gydF4y2Ba

超高分子量聚乙烯（UHMWPE）薄膜因伽马射线辐射而发生的改性与应用剂量相关，并进行了研究。薄膜在室温下在真空中用1.25 MeV公司gydF4y2Ba60gydF4y2Ba辐射源的剂量范围从0到300千克。采用紫外可见光谱(UV-Visible)、红外光谱(FTIR)、x射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)研究了辐照和未辐照UHMWPE薄膜的光学、化学、结构和表面形貌性能。的带隙gydF4y2Ba EgydF4y2Ba ggydF4y2Ba 随着辐射剂量的增加而减少，并且在较高剂量时出现了着色效应。傅里叶变换红外光谱在不影响其峰值位置的情况下，在透射强度上表现出振荡行为。可以清楚地看到许多小的吸收峰，这可能是由于聚合物链的交联。在x射线衍射图中没有发现明显的晶峰变化，表明聚合物的结构稳定。聚合物样品的表面形貌由光滑到粗糙，表明聚合物材料表面随着剂量从0增加到300 kGy而形成微空洞。gydF4y2Ba

 1.介绍gydF4y2Ba

UHMWPE（超高分子量聚乙烯）是一种高聚物，俗称高模量聚乙烯。由于UHMWPE的独特和有价值的特性，如半结晶性、良好的生物相容性以及在工业和生物医学应用中的机械稳定性，聚合物材料在国防和生物技术方面非常有用HM的分子量为3000000至6000000个原子单位，而HDPE的分子量为500000个原子单位。结构上，UHMWPE（-CHgydF4y2Ba2gydF4y2Ba-CHgydF4y2Ba2gydF4y2Ba-)n与高密度聚乙烯(HDPE)相似，主要区别于分子链的平均长度。聚乙烯链在太空中形成了一个锯齿形的刨子。聚合物链中相邻碳原子之间的距离为1.54 Ǻ， C-C-C键形成的价角约为109.5gydF4y2Ba0gydF4y2Ba．聚乙烯大分子形成正交单元胞，其特征有以下约束条件:gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba ＝gydF4y2Ba 7.40gydF4y2Ba  Ǻ,gydF4y2Ba bgydF4y2Ba ＝gydF4y2Ba 4.93gydF4y2Ba Ǻ,gydF4y2Ba cgydF4y2Ba ＝gydF4y2Ba 2.534gydF4y2Ba Ǻ。聚乙烯晶体中的聚合物链彼此平行排列，并沿c轴方向排列。氢原子排列在与单元的“ab”平面平行的平面上。gydF4y2Ba

超高分子量聚乙烯氢含量高，元素组成简单，原子核不易通过核反应释放中子，是一种非常重要的空间屏蔽材料。此外，高分子量聚乙烯的加入可进一步提高屏蔽性能和结构性能。为在太空任务期间保护宇航员和敏感装置，必须在使用时不使其物理和化学性质因能量沉积而发生重大变化[gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba，gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba]。为了了解辐射对聚合物的影响，必须研究其最终结构。主要应用是通过辐射交联和接枝对聚合物表面进行改性。表面可涂覆可交联材料，然后通过辐射固化交联。因此，辐射原因分子重排在使聚合物更稳定方面已被证明是有价值的。目前，γ辐射和其他电离辐射被用作UHMWPE的表面和本体改性/交联，然后进一步用于各种工业应用。gydF4y2Ba

辐射过程显著改善了聚合物材料的重要性能，如机械性能、热稳定性、耐化学性、熔体流动性和表面性能。使用伽马射线的辐射处理已在大规模商业规模上被证明是改善聚合物各种性能的非常有效的手段。当聚乙烯受到伽马射线或电子束等高能辐射时，会导致链断裂和自由基形成。这些变化的性质取决于聚合物的性质。一般来说，会发生三种主要反应；这些是交联、断裂和分子重排。交联和断裂过程是同时进行的，但其中一个主要取决于分子结构、辐照类型和剂量[gydF4y2Ba 3.gydF4y2Ba]．伽马辐射使光子穿透材料，破坏聚合物链并产生自由基。这些自由基也会重组，在相邻分子之间形成交联。交联材料可改善长期表现[gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba]。基本上，聚合物的辐照涉及两个相互竞争的过程：断链和交联。断链和交联过程都会影响聚合物的物理、化学和形态特性。基础研究已经解释了γ辐照导致的聚合物链交联如何成为ain机制解释了大部分的化学和物理性质[gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba]．因此决定进一步研究γ辐照与UHMWPE聚合物的相互作用。gydF4y2Ba

 2.实验程序gydF4y2Ba

纯超高分子量聚乙烯板材，厚度500gydF4y2Ba μgydF4y2BaM是从英国的GooFisher女士获得的聚合物样品的尺寸（gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 厘米gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)，并用1.25 MeV Co辐照gydF4y2Ba60gydF4y2Baγ射线的剂量率为4kgy /h。2000年，伽玛辐射设施在大学教育资助委员会科研组加尔各答中心进行。用16kgy、110 kGy和300 kGy剂量辐照UHMWPE薄膜样品。采用四种不同的分析技术对样品进行了光学、结构、化学和形貌分析。用紫外-可见分光光度计观察能量隙(gydF4y2Ba EgydF4y2Ba ggydF4y2Ba )随辐射剂量的增加而变化。用傅立叶变换红外光谱技术分析化学修饰，用粉末x射线衍射仪分析结构。XRD测量采用单色法gydF4y2Ba CuKgydF4y2Ba αgydF4y2Ba (8.04 keV,gydF4y2Ba λgydF4y2Ba ＝gydF4y2Ba 0.154gydF4y2Ba  纳米。用扫描电镜对聚合物样品的表面改性进行了表征。样品涂上一层薄薄的金（3.5 通过真空蒸发技术将电子束引起的样品充电效应降至最低。gydF4y2Ba

 3.光学吸收的研究gydF4y2Ba

在聚合物材料中，在UV和VIS区域对光能的光学吸收涉及到电子在聚合物中的促进作用gydF4y2Ba σgydF4y2Ba ，gydF4y2Ba πgydF4y2Ba ,gydF4y2Ba ngydF4y2Ba -从基态到高能态的轨道[gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba].图中显示了UHMWPE原始和γ辐照聚合物样品的光学吸收光谱gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba.在380至500的区域内，发现了由于伽马辐射而导致的吸收增长 对于辐照的聚合物样品，这种吸收从紫外-可见光区域向可见光区域移动。然而，发现随着辐照剂量增加到110，吸收逐渐增加 kGy，但在300℃时观察到吸收强烈增加 kGy。由于从gydF4y2Ba ngydF4y2Ba ⟶gydF4y2Ba σgydF4y2Ba ∗gydF4y2Ba 轨道;由于这一点，碳和氢之间的单键存在于聚合物中。吸收的增加与辐照也可能归因于形成一个共轭系统(-C=C-)的带由于断裂和重建。观察到的由于伽马辐射而增加的光学吸收幅度可以解释为聚合物样品的交联。在最高剂量为300 kGy时，聚合物表面的颜色由淡黄色变为几乎黄色。许多由杂质的存在引起的光学跃迁在光谱的可见部分有能量;因此，这些缺陷被称为颜色中心[gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba]．射线在聚合物中的相互作用产生了新的缺陷和电荷态。gydF4y2Ba

在0 kGy、16 kGy、110 kGy和300 kGy辐射剂量下，UHMWPE聚合物的光学吸收光谱。gydF4y2Ba

 ３．１．带隙的确定gydF4y2Ba

吸收边的位移与光学能隙相关，gydF4y2Ba EgydF4y2Ba ggydF4y2Ba 由陶克的亲属提出[gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba]:gydF4y2Ba （1）gydF4y2Ba ωgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba εgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba λgydF4y2Ba ＝gydF4y2Ba ħgydF4y2Ba ωgydF4y2Ba −gydF4y2Ba EgydF4y2Ba ggydF4y2Ba 2gydF4y2Ba ，gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba εgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba λgydF4y2Ba 是不是复折射率的虚部，即光学吸光度和gydF4y2Ba λgydF4y2Ba 为波长和gydF4y2Ba ωgydF4y2Ba ＝gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba πgydF4y2Ba υgydF4y2Ba 入射辐射的角频率。gydF4y2Ba

解决情商。gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba),一个人gydF4y2Ba （2）gydF4y2Ba εgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba λgydF4y2Ba ＝gydF4y2Ba hgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba πgydF4y2Ba λgydF4y2Ba −gydF4y2Ba EgydF4y2Ba ggydF4y2Ba 2gydF4y2Ba πgydF4y2Ba cgydF4y2Ba ．gydF4y2Ba

因此，情节gydF4y2Ba √gydF4y2Ba εgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba /gydF4y2Ba λgydF4y2Ba 对gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba /gydF4y2Ba λgydF4y2Ba 必须是一条截距为的直线gydF4y2Ba −gydF4y2Ba EgydF4y2Ba ggydF4y2Ba /gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba πgydF4y2Ba cgydF4y2Ba ．如果gydF4y2Ba θgydF4y2Ba直线的倾斜度是否与gydF4y2Ba xgydF4y2Ba -坐标轴时，直线的斜率应为tangydF4y2Ba θgydF4y2Ba我们有gydF4y2Ba (3）gydF4y2Ba hgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba πgydF4y2Ba ＝gydF4y2Ba EgydF4y2Ba ggydF4y2Ba /gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba πgydF4y2Ba cgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba /gydF4y2Ba λgydF4y2Ba ggydF4y2Ba ，gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba /gydF4y2Ba λgydF4y2Ba ggydF4y2Ba （gydF4y2Ba λgydF4y2Ba ggydF4y2Ba ，为间隙波长）表示直线与gydF4y2Ba xgydF4y2Ba 设在和gydF4y2Ba (4)gydF4y2Ba EgydF4y2Ba ggydF4y2Ba ＝gydF4y2Ba hgydF4y2Ba cgydF4y2Ba λgydF4y2Ba ggydF4y2Ba ．gydF4y2Ba

的值gydF4y2Ba λgydF4y2Ba ggydF4y2Ba 和相应的能隙结果(gydF4y2Ba EgydF4y2Ba ggydF4y2Ba )表中报告了未经处理和辐照的样品gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba．吸收方法的增加可用于研究光诱导跃迁，并可提供有关晶体和非晶体材料的键结构和能隙的信息[gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba]．光学带隙的减小(gydF4y2Ba EgydF4y2Ba ggydF4y2Ba )从2.54到1.73 观察到eV随剂量的增加而增加。据计算，在最高剂量为300的情况下，光学能隙减小了32% 克吉。早期研究表明，由于辐照而在聚合物中产生的富碳畴可能是导致带隙减小的原因[gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba 14gydF4y2Ba]．的变化gydF4y2Ba √gydF4y2Ba εgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba /gydF4y2Ba λgydF4y2Ba 具有gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba /gydF4y2Ba λgydF4y2Ba UHMWPE聚合物的性能如图所示gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba．图中给出了UHMWPE聚合物的带隙随辐射剂量的变化情况gydF4y2Ba 3.gydF4y2Ba．从图中可以看出，随着剂量的增加，光学带隙的值减小。gydF4y2Ba

不同剂量UHMWPE原始样品和辐照样品的吸收边和能隙变化。gydF4y2Ba

剂量（kGy）gydF4y2Ba 吸收边(gydF4y2Ba λgydF4y2BaggydF4y2Ba)（纳米）gydF4y2Ba 能隙(EgydF4y2BaggydF4y2Ba) (eV)gydF4y2Ba 乌尔巴赫能量（eV）gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba 387gydF4y2Ba 2.54gydF4y2Ba 0.071gydF4y2Ba
16gydF4y2Ba 390gydF4y2Ba 2.53gydF4y2Ba 0.061gydF4y2Ba
110gydF4y2Ba 389gydF4y2Ba 2.10gydF4y2Ba 0.94gydF4y2Ba
300gydF4y2Ba 397gydF4y2Ba 1.73gydF4y2Ba 0.40gydF4y2Ba

光学gydF4y2Ba EgydF4y2Ba ggydF4y2Ba UHMWPE聚合物在0 克吉，16岁 kGy，110 kGy和300 kGy辐射剂量。gydF4y2Ba

UHMWPE聚合物带隙与辐射剂量的差异。gydF4y2Ba

 ３.２．乌尔巴赫能量的测定gydF4y2Ba

吸收系数由称为Urbach公式的方程式给出[gydF4y2Ba 15gydF4y2Ba]．gydF4y2Ba (5)gydF4y2Ba αgydF4y2Ba νgydF4y2Ba ＝gydF4y2Ba αgydF4y2Ba ogydF4y2Ba 经验值gydF4y2Ba hgydF4y2Ba νgydF4y2Ba EgydF4y2Ba ugydF4y2Ba ．gydF4y2Ba

在等式中(gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba),gydF4y2Ba αgydF4y2Ba ogydF4y2Ba 是一个常数，gydF4y2Ba EgydF4y2Ba ugydF4y2Ba 是一种能量，被解释为禁带隙中局域态尾的宽度，gydF4y2Ba νgydF4y2Ba 是辐射的频率，以及gydF4y2Ba hgydF4y2Ba 是普朗克常数gydF4y2Ba EgydF4y2Ba ugydF4y2Ba 应该是由于晶格中的热振动[gydF4y2Ba 16gydF4y2Ba].吸收系数的对数gydF4y2Ba αgydF4y2Ba νgydF4y2Ba 为光子能量(gydF4y2Ba hgydF4y2Ba νgydF4y2Ba )进行不同剂量的伽玛射线辐照的超高分子量聚乙烯，如图所示gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba；乌尔巴赫能量的价值gydF4y2Ba EgydF4y2Ba ugydF4y2Ba 在每一种情况下，通过取这些曲线的低光子能量区域的线性部分的斜率的倒数来计算，并列于表中gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba．UHMWPE的Urbach能量的降低可能是由于聚合物的结晶性质的降低。gydF4y2Ba

自然对数的依赖性gydF4y2Ba αgydF4y2Ba关于未加工和γ辐照UHMWPE聚合物的光子能的研究。gydF4y2Ba

 4.结构特性gydF4y2Ba

聚合物的结晶度理论与其他材料的结晶度理论有很大的不同[gydF4y2Ba 17gydF4y2Ba]用X射线衍射法阐明聚合物的详细结构是一项相当复杂的任务。这是因为我们必须使用多晶样品，它们总是包含非晶区域，而不是对于XRD分析来说太小的单晶。即使是高结晶性聚合物的X射线照片也比低分子质量固体的X射线照片包含的反射次数少得多。此外，无定形晕的存在以及由于微晶尺寸小而引起的反射强烈扩散是使聚合物结构测定相当复杂的因素[gydF4y2Ba 18gydF4y2Ba]．gydF4y2Ba

然而，辐射剂量的增加和角位置的移动可以用晶格间距的减小来解释。原始和辐照UHMWPE的衍射图如图所示gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba.在gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba θgydF4y2Ba ＝gydF4y2Ba 16．7gydF4y2Ba °gydF4y2Ba 在原始样品的衍射图中观察到的结果清楚地表明，它本质上是半结晶的。gydF4y2Ba

不同剂量下UHMWPE聚合物的x射线衍射图。gydF4y2Ba

在16、110和300 kGy辐照UHMWPE的衍射图中观察到，观测峰的半宽值没有明显变化。gydF4y2Ba

舍勒方程[gydF4y2Ba 19gydF4y2Ba]涉及FWHM (gydF4y2Ba βgydF4y2Ba)的x射线衍射峰到晶粒尺寸L asgydF4y2Ba (6)gydF4y2Ba βgydF4y2Ba ＝gydF4y2Ba KgydF4y2Ba λgydF4y2Ba 硅晶gydF4y2Ba θgydF4y2Ba ，gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba βgydF4y2Ba 以弧度表示，gydF4y2Ba λgydF4y2Ba 是X射线束的波长（1.5444 gydF4y2Ba ǺgydF4y2BaL(晶粒尺寸)为Ǻ， K为常数，通常等于1。用Debye-Scherrer方法研究了多晶材料的结构。这种方法的本质如下。一束单色x射线入射到多晶样品上;样品中总有一定比例的小晶体在满足布拉格公式的条件下。由于这些微小晶体(微晶)在样品中是随机定向的，在满足布拉格公式的微晶内部的每一组平行平面反射时，就会产生衍射x射线锥。圆锥的轴线与主光束的方向重合[gydF4y2Ba 18gydF4y2Ba]．gydF4y2Ba

半高宽值(gydF4y2Ba βgydF4y2Ba )表中报告了原始样品和辐照样品的微晶尺寸（L）的相应结果gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba．观察到微晶尺寸随辐照剂量的增加而增大，最高辐照剂量为300 kGy时，微晶尺寸增大35%。这种微晶尺寸的增加可能是由于UHMWPE聚合物的聚合物链的交联。gydF4y2Ba

不同剂量UHMWPE聚合物的x射线衍射参数。gydF4y2Ba

γ剂量(kGy的)gydF4y2Ba XRD 2gydF4y2Ba θgydF4y2Ba（gydF4y2Ba0gydF4y2Ba）gydF4y2Ba 应用gydF4y2Ba βgydF4y2Ba（gydF4y2Ba0gydF4y2Ba）gydF4y2Ba βgydF4y2Ba余弦gydF4y2Ba θgydF4y2Ba 微晶大小(Ǻ)gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba 16．7gydF4y2Ba 4.05gydF4y2Ba 4．00gydF4y2Ba 0.385gydF4y2Ba
16gydF4y2Ba 16．8gydF4y2Ba 4．00gydF4y2Ba 3.92gydF4y2Ba 0.390gydF4y2Ba
110gydF4y2Ba 16．9gydF4y2Ba 3．90gydF4y2Ba 3.85gydF4y2Ba 0.400gydF4y2Ba
300gydF4y2Ba 17.0gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 2.96gydF4y2Ba 0.520gydF4y2Ba
5.UHMWPE的化学反应gydF4y2Ba

数据gydF4y2Ba 6(一)gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba 6 (d)gydF4y2Ba显示了不同剂量的原始和伽玛辐照UHMWPE的红外光谱。聚乙烯有一个非常简单的分子结构，它包含两种不同的键:氢键和碳键。在图gydF4y2Ba 6(一)gydF4y2Ba，吸收峰在3672和3533厘米处gydF4y2Ba－1gydF4y2Ba表示UHMWPE聚合物的C-H拉伸。透过率在3088-2800厘米范围内是恒定的gydF4y2Ba－1gydF4y2Ba．吸收峰分别在2716、2590、2411和2051厘米处gydF4y2Ba－1gydF4y2Ba也可以在光谱中看到，但在文献中没有指定。同样，在1800到700厘米的区域，透光强度是恒定的gydF4y2Ba－1gydF4y2Ba. 图形gydF4y2Ba 6 (b)gydF4y2Ba表示16℃下γ辐照超高分子量聚乙烯的红外光谱 克吉。峰值位置与图2相似gydF4y2Ba 6(一)gydF4y2Ba随着透射率强度的降低。然而，透射率的降低或吸光度的增加可能是由于UHMWPE中聚合物链在110℃下交联所致 kGy，图中观察到一个有趣的变化gydF4y2Ba 6 (c)gydF4y2Ba.在1700到1400之间可以清楚地看到小吸收峰的数量 厘米gydF4y2Ba－1gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

在0 kGy、16 kGy、110 kGy和300 kGy辐射剂量下(a)原始和γ辐照UHMWPE的FTIR。gydF4y2Ba

0 kGy的gydF4y2Ba

16公斤gydF4y2Ba

110年kGy的gydF4y2Ba

300公斤gydF4y2Ba

吸收峰分别在1773、1734、1685和1618厘米处gydF4y2Ba－1gydF4y2Ba代表C=C拉伸和1560,1542,1508和1458厘米的峰值gydF4y2Ba－1gydF4y2Ba赋给C-H变形。透过强度向上移动，表明透过率随辐射剂量的增加而增加。在300kgy时，图中FTIR谱向下移动gydF4y2Ba 6 (d)gydF4y2Ba这表明透射率随着辐射剂量的增加而降低。图中吸收峰已消失gydF4y2Ba 6 (d)gydF4y2Ba在图中gydF4y2Ba 6 (c)gydF4y2Ba在1700-1400区域 厘米gydF4y2Ba－1gydF4y2Ba．该光谱显示了UHMWPE的原始特征，在1800 ~ 700 cm区域的透射强度是恒定的gydF4y2Ba－1gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

 6.形态学研究gydF4y2Ba

扫描电子显微镜技术被广泛用于研究UHMWPE等生物可降解聚合物的内部结构或形态。在放大倍数为5的UHMWPE原始表面和γ辐照表面上进行了SEM研究 kx。图形gydF4y2Ba 7(一)gydF4y2Ba显示了UHMWPE原始样品的扫描电镜显微图。这张显微照片显示了纯超高分子量聚乙烯的粗糙表面，而图gydF4y2Ba 7 (b)gydF4y2Ba呈现了岩石类型特征的显微照片，在16 kGy处有微孔。gydF4y2Ba

超高分子量聚乙烯（UHMWPE）的SEM显微照片。（a）原始。（b）16 kGy.（c）110 kGy.（d）300 克吉。gydF4y2Ba

0 KGy的gydF4y2Ba

16gydF4y2Ba

110gydF4y2Ba

300gydF4y2Ba

高能辐照产生大量的原子位移，导致聚合物在较低剂量下的降解。gydF4y2Ba

此外，随着伽玛辐射剂量的增加，图gydF4y2Ba 7 (c)gydF4y2Ba显示了110℃下聚合物样品的SEM图像 克吉。在这个剂量下，可以看到云状和岩石状地层的混合物。似乎云层形式的自由基正在从聚合物样品的岩石表面蒸发。γ射线辐照过程产生的自由基既可以与氧反应，导致链断裂，也可以在内部反应，导致交联。交联是低剂量的主要特征[gydF4y2Ba 20.gydF4y2Ba].图gydF4y2Ba 7 (d)gydF4y2Ba显示了聚合物样品在300 kGy时的SEM显微照片。可见微空洞的混浊部分。这些结果表明，γ能量剂量改变了聚合物材料的表面形貌，并使样品的同素异体修饰变得粗糙，微空洞数量增加。gydF4y2Ba

 7.结论gydF4y2Ba

当受到不同剂量的伽马辐射时，UHMWPE聚合物在其光学、结构、化学和形态特征方面表现出实质性的改变。在辐照后的聚合物样品中发现了着色效应，这可能是聚合物中形成新缺陷的可能性。光学gydF4y2Ba EgydF4y2Ba ggydF4y2Ba 在最高剂量为300 kGy时降低了32%，也可能与谱带的切割和重构形成共轭体系(-C=C-)有关。除此之外，对于光敏剂，它还要求对聚合物的光学性质进行改性。需要商用激光波长的超高分子量聚乙烯的光学特性[gydF4y2Ba 21gydF4y2Ba]．gydF4y2Ba

XRD研究表明，UHMWPE原物为半结晶，在最高剂量为300 kGy时，晶粒尺寸增加了35%。未加工和辐照UHMWPE的XRD谱图没有明显变化，表明聚合物的结构稳定。在傅立叶变换红外光谱分析中发现了透射强度的振荡行为。在110 kGy的辐照条件下观察到少量的吸收峰，这可能是由于聚合物链的交联。此外，这些峰值在300 kGy时消失。扫描电镜结果表明，辐照能量对聚合物材料表面进行了改性，使表面形貌由光滑变为粗糙，微孔洞增多。这说明了为什么由于伽玛射线的照射，聚合物样品的初始氧化率非常低，并且逐年增加[gydF4y2Ba 22gydF4y2Ba]．gydF4y2Ba

 数据可用性gydF4y2Ba

粉末XRD测量的XRD数据是在PW-1830机器上使用单色CuKa (8.04 keV)和l¼0.154 nm进行的，用于支持本研究的结果，本文包括在内。所有用于支持本研究结果的实验数据均可根据要求从通讯作者处获得。gydF4y2Ba

 的利益冲突gydF4y2Ba

作者声明他们没有利益冲突。gydF4y2Ba

 BillmeyergydF4y2Ba f·W。gydF4y2Ba 年少者。gydF4y2Ba 高分子科学教科书gydF4y2Ba 1984gydF4y2Ba 3日gydF4y2Ba 纽约gydF4y2Ba 威利跨学科gydF4y2Ba 斯蒂芬斯gydF4y2Ba c·P。gydF4y2Ba 本森gydF4y2Ba r S。gydF4y2Ba ChiparagydF4y2Ba MgydF4y2Ba 超高分子量聚乙烯的辐射诱导修饰gydF4y2Ba 表面及涂层技术gydF4y2Ba 2007gydF4y2Ba 201gydF4y2Ba 月19日至20日gydF4y2Ba 8230gydF4y2Ba 8236gydF4y2Ba 10.1016 / j.surfcoat.2006.03.055gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 34447509542gydF4y2Ba 刘易斯gydF4y2Ba GgydF4y2Ba 交联超高分子量聚乙烯的性能gydF4y2Ba 生物材料gydF4y2Ba 2001gydF4y2Ba 22gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba 371gydF4y2Ba 401gydF4y2Ba 10.1016 / s0142 - 9612 (00) 00195 - 2gydF4y2Ba 2-s2.0-0035864336gydF4y2Ba 11205441gydF4y2Ba 帕维亚gydF4y2Ba D.L。gydF4y2Ba LampmangydF4y2Ba 通用汽车公司。gydF4y2Ba 克里兹gydF4y2Ba G.S。gydF4y2Ba 光谱学导论gydF4y2Ba 2001gydF4y2Ba 3日gydF4y2Ba 费城gydF4y2Ba Harcourt学院出版公司gydF4y2Ba 沙皮罗gydF4y2Ba 一个。gydF4y2Ba 辐照聚合物中的化学修饰gydF4y2Ba 物理研究中的核仪器和方法B:与材料和原子的束相互作用gydF4y2Ba 1988gydF4y2Ba 32gydF4y2Ba 1－4gydF4y2Ba 111gydF4y2Ba 114gydF4y2Ba 10.1016/0168-583X（88）90191-7gydF4y2Ba 2-s2.0-0024276021gydF4y2Ba 戴尔gydF4y2Ba j . R。gydF4y2Ba 有机化合物吸收光谱的应用gydF4y2Ba 1994gydF4y2Ba 美国新泽西gydF4y2Ba 普伦蒂斯霍尔公司。gydF4y2Ba 斯利瓦斯塔瓦gydF4y2Ba 答:K。gydF4y2Ba VirkgydF4y2Ba H.S。gydF4y2Ba 250keV D对聚醋酸乙烯酯光响应的修饰gydF4y2Ba+gydF4y2Ba离子轰击gydF4y2Ba 高分子材料学报gydF4y2Ba 2000gydF4y2Ba 17gydF4y2Ba 325gydF4y2Ba 328gydF4y2Ba TaucgydF4y2Ba JgydF4y2Ba 格里戈罗维奇gydF4y2Ba R。gydF4y2Ba VancugydF4y2Ba 一个。gydF4y2Ba 非晶锗的光学性质和电子结构gydF4y2Ba 索利多金币gydF4y2Ba 1996gydF4y2Ba 15gydF4y2Ba 627gydF4y2Ba 637gydF4y2Ba MishragydF4y2Ba R。gydF4y2Ba 三联疗法gydF4y2Ba 标准普尔。gydF4y2Ba 辛哈gydF4y2Ba D。gydF4y2Ba 德维维迪gydF4y2Ba K.K。gydF4y2Ba 戈什gydF4y2Ba 年代。gydF4y2Ba KhathinggydF4y2Ba d . T。gydF4y2Ba 穆勒gydF4y2Ba MgydF4y2Ba 芬克gydF4y2Ba D。gydF4y2Ba 钟gydF4y2Ba w·H。gydF4y2Ba 某些电子和质子辐照聚合物的光电性质gydF4y2Ba 物理研究中的核仪器和方法B:与材料和原子的束相互作用gydF4y2Ba 2000gydF4y2Ba 168gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 59gydF4y2Ba 64gydF4y2Ba 10.1016 / s0168 - 583 x (99) 00829 - 0gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 0033737542gydF4y2Ba 芬克gydF4y2Ba D。gydF4y2Ba 色泽gydF4y2Ba R。gydF4y2Ba 查德顿gydF4y2Ba l . 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