Desenvolvimento de compósito com matriz polimérica de resina epóxi, reforçado com fibra de carbono e dispersão de nanopartículas de trióxido de bismuto (Bi2O3), para atenuação da radiação
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Autores IPEN
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Wilson Aparecido Parejo Calvo
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Resumo
A emissão de radiação ionizante, tal como raios X, radiação gama, dentre outras, está presente no dia a dia do atendimento à saúde ou na indústria e pode afetar a saúde do trabalhador desde que não se tome medidas protetivas com a utilização de barreiras com placa de chumbo. O objetivo do presente estudo é o desenvolver um compósito de fibra de carbono/epóxi e dispersão de trióxido de bismuto (Bi2O3) na matriz polimérica para aplicação como barreira de fótons de baixa energia. A metodologia de pesquisa quantitativa é utilizada no desenvolvimento do trabalho. O trióxido de bismuto foi caracterizado por meio dos ensaios de difração de raios X, microscopia eletrônica de transmissão e DLS. A atenuação da radiação dos fótons de baixa energia (25 a 125 keV) foi simulada com o software Topas MC (versão 3.7). As frações mássicas de bismuto (III) utilizadas no compósito foram de 0,100; 0,193; 0,300 e 0,400 (em partículas de escala micro), e de 0,080 e 0,060 (em partículas na escala nano). Para a simulação, a fração em massa de 0,40 de trióxido de bismuto num compósito com espessura de 2,29 mm, em que ocorreu uma atenuação de 89,03% na energia dos fótons, enquanto que para uma atenuação similar foi necessária uma placa de chumbo com uma espessura de 0,34 mm, o que sugere que o compósito teria grande possibilidade de uso no lugar da placa de chumbo. Para a concentração de 30% trióxido de bismuto no compósito, o coeficiente de atenuação em massa representa aproximadamente 36,7% em relação à tal grandeza para o chumbo para a energia de 48 keV, sendo que para as energias de 65, 82 e 119 keV tal relação é de aproximadamente 43,1; 64,8 e 77,6% respectivamente. Ou seja, o compósito objeto de estudo deste trabalho é uma excelente alternativa em relação ao chumbo, material costumeiramente utilizado como barreira à radiação de fótons, principalmente para energias menores que 118 keV de tais, pois o compósito, além de atenuar a radiação de tais fótons de baixa energia, apresenta facilidade em sua produção e um menor impacto ambiental quando comparado ao chumbo. Vantagens adicionais estariam associadas a um peso específico reduzido, custo inferior e facilidade de fabricação. Assim, concluindo, um laminado de compósito de epóxi reforçado com fibra de carbono e com dispersão de trióxido de bismuto é uma excelente opção para barreira a radiação de fótons de baixa energia, quando comparado com placas de chumbo. O laminado, em função de sua densidade menor em comparação ao chumbo, tornaria os EPIs (equipamentos de proteção individual) radiológicos mais ergonômicos, além de não ser carcinogênico e não causar toxicidade à reprodução, ambas vantagens em relação ao chumbo. As aplicações na indústria aeroespacial também parecem promissora.
Como referenciar
MUNHOZ, PEDRO M. Desenvolvimento de compósito com matriz polimérica de resina epóxi, reforçado com fibra de carbono e dispersão de nanopartículas de trióxido de bismuto (Bi2O3), para atenuação da radiação. Orientador: Wilson Aparecido Parejo Calvo. 2025. 189 f. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/T.85.2025.tde-19032026-154127. Disponível em: https://repositorio.ipen.br/handle/123456789/49707. Acesso em: 29 Apr 2026.
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