纳米氧化铅增强的透明重金属玻璃陶瓷：面向下一代X射线与γ射线屏蔽应用

　　本综述系统阐述了纳米PbO增强的TeO2-B2O3-ZnO-BaO-Bi2O3系玻璃陶瓷（HMO-GC）的制备与性能，通过调控PbO掺杂浓度（2.5-10 mol%）显著提升材料密度（5.77→6.06 g/cm3）及辐射屏蔽效能（LAC最高达492.4 cm-1），其透明特性与纳米级分散结构为替代传统铅屏蔽材料提供了创新解决方案。

　　

Section snippets

Sample perpetration

本研究通过熔融淬火与热处理两步法合成高密度透明陶瓷：首先将纳米级TeO₂（80 nm）、ZnO（20 nm）、B₂O₃、BaO、Bi₂O₃及PbO原料按20TeO₂-25B₂O₃-10ZnO-(20-x)BaO-25Bi₂O₃-xPbO（x=2.5–10 mol%）配比混合，在铂金坩埚中1250°C熔融2小时，随后快速淬火于预热铜模形成玻璃体，经退火消除内应力后，进行阶梯式热处理诱导纳米晶析出。

XRD analysis

图2展示了不同PbO掺杂量（x=2.5–10 mol%）样品的XRD图谱，所有样品均呈现结晶特征。随着PbO替代BaO比例增加，Ba(Bi, Pb)O₃相逐渐主导晶体结构，晶粒尺寸从42.6 nm（x=2.5）缩减至28.3 nm（x=10），表明纳米PbO有效促进致密化与晶界优化，从而增强光子散射界面。

Conclusion

20TeO₂-25B₂O₃-10ZnO-(20-x)BaO-25Bi₂O₃-xPbO玻璃陶瓷通过纳米PbO的精准掺杂，实现了材料密度与辐射屏蔽性能的协同提升。其纳米级晶体分布不仅强化了γ/X射线衰减能力（如Pb10样品在0.015 MeV时LAC达492.4 cm^-1），更保持了光学透明度，为核医学影像防护舱、辐射治疗观察窗等场景提供了兼具安全性与功能性的新一代屏蔽材料。