在女性和女孩使用不同护肤霜的过程中，由于238U和232Th系列放射性核素而接受的辐射剂量评估

《Radiation Physics and Chemistry》：Assessment of radiation doses due to the 238U and 232Th series received by women and girls during the application of different skin care creams

PVAc-GO-Ag-Sn-W纳米复合材料在医疗辐射防护中的应用及性能优化研究，通过实验与PHITS模拟验证其高衰减效率（RPE 75.88%）和优异机械性能，为轻量化无铅屏蔽材料提供新方案。

　　本研究探讨了一种由聚乙烯醇（PVAc）基体强化的石墨烯氧化物（GO）纳米复合材料，其中嵌入了银（Ag）、锡（Sn）和钨（W）纳米颗粒，旨在开发一种适用于医疗领域的无铅光子屏蔽材料。随着医学影像技术和放射治疗的不断发展，辐射暴露已成为医疗工作者和接受诊断或治疗的患者面临的重要问题。传统的光子屏蔽材料，如铅，虽然在屏蔽效果上表现优异，但其高密度和毒性对长期使用构成了健康和环境方面的风险。因此，寻找一种轻质、非毒性且高效的替代材料成为当前研究的重点。

在过去的十年中，研究人员广泛探索了多种基于聚合物的纳米复合材料，作为铅的替代品用于医疗影像、放射治疗和个人防护装备（PPE）中的辐射屏蔽。这些材料具有良好的柔性和可加工性，相较于传统材料更为环保，但其在纳米填料的分散性和界面结合方面的表现仍有待优化。例如，一些研究发现，虽然纳米填料可以提高材料的屏蔽性能，但在实际应用中仍然存在诸如屏蔽效率不一致、机械稳定性差以及制备工艺复杂等问题。

石墨烯氧化物因其极高的比表面积、优异的机械性能和良好的导电性，被认为是一种理想的纳米填料，能够增强其他纳米材料的分散性并提升复合材料的整体结构稳定性。此外，银、锡和钨等高原子序数（high-Z）纳米颗粒的引入，能够通过光电吸收、康普顿散射和电子对产生等机制有效提高材料的屏蔽能力。这些纳米颗粒的高密度和原子序数使其在中高能光子和电子束的屏蔽中表现出良好的效果。

在本研究中，我们采用了多种方法来制备和表征这些纳米复合材料。首先，通过改进的Hummers方法合成石墨烯氧化物，然后使用微波辐射法制备银纳米颗粒。GO、Ag、Sn和W纳米颗粒的加入比例经过精心调整，以确保其在PVAc基体中的均匀分散。最终，制备了30种不同填料比例的PVAc复合材料样品，用于评估其结构和功能特性。

为了验证纳米颗粒的分散情况和元素组成，我们采用了扫描电子显微镜（FESEM）和能量色散X射线光谱（EDX）技术。这些分析结果表明，纳米颗粒在复合材料中得到了均匀的分布，并且其元素组成与预期一致。此外，X射线衍射（XRD）和透射电子显微镜（TEM）进一步验证了纳米金属填料在复合材料中的分子排列和内部结构整合情况，确保了其在材料中的有效结合。

在实际测试中，我们发现S-5样品，即填料含量最高的样品，在0.364 MeV光子能量下表现出优异的辐射屏蔽性能。该样品的质量衰减系数（MAC）达到7.36 cm2/g，线性衰减系数（LAC）为14.18 cm?1，半值层（HVL）为0.0489 cm，十分之一值层（TVL）为0.16 cm，平均自由路径（MFP）为0.0705 cm，以及辐射保护效率（RPE）为75.88%。这些数值表明，S-5样品在中高能光子的屏蔽方面具有显著优势。

除了优异的辐射屏蔽性能，S-5样品还表现出出色的机械强度，使其成为用于医疗领域中耐用防护装备的理想材料。机械性能的测试包括压缩强度、弯曲强度和拉伸强度测试，这些测试结果进一步证明了纳米复合材料在结构上的稳定性和机械性能的提升。

为了验证这些材料的屏蔽性能，我们还使用了PHITS（粒子和重离子传输系统）模拟软件进行计算模拟。PHITS模拟结果显示，实验数据与模拟结果之间误差小于0.05，表明该模型在评估材料屏蔽性能方面具有较高的准确性和可靠性。这些模拟结果不仅提供了理论上的支持，还与实验数据相互补充，使得我们能够更全面地理解这些纳米复合材料的屏蔽能力。

此外，本研究还分析了所提出的屏蔽材料的长期稳定性和可回收性，以评估其在医疗环境中的可持续性和经济可行性。通过这些分析，我们发现该材料不仅具有良好的性能，而且在使用和废弃后对环境的影响较小，符合现代医疗对绿色材料的需求。

本研究的成果表明，基于PVAc的GO-Ag-Sn-W纳米复合材料具有成为医疗领域中高效、轻质和无铅替代材料的巨大潜力。这种材料不仅能够满足ALARA（尽可能低的合理暴露）原则，确保辐射暴露的最小化，同时还能提供良好的机械性能和结构稳定性，使其适用于各种医疗防护设备和材料。未来的研究可以进一步探索这些材料在不同能量范围和应用环境中的表现，以推动其在临床实践中的广泛应用。