环氧树脂作为一种常见的热固性树脂，因其优异的力学性能、耐腐蚀性和易加工性，在核电站和放射医疗等领域得到了广泛应用。然而，长期的高能辐照会导致环氧树脂的物理和化学性能显著下降，甚至材料失效，这限制了其进一步的应用。近年来,不少科研团队致力于提高环氧树脂的抗辐照性能，其中石墨烯量子点（GQDs）因其独特的性能成为研究的新方向。
一、环氧树脂长期经受高能辐照会发生什么变化？
以下列出几项变化，不仅限于这些情况：
物理性能变化
质量损失：辐照可能导致环氧树脂材料的质量减少。
颜色变化：材料颜色可能变深，这是由于辐照引起的化学变化导致的。
力学性能下降
辐照会破坏环氧树脂的大分子链，导致材料的拉伸强度、弹性模量等力学性能显著下降。
热学性能变化
玻璃化转变温度（Tg）降低：辐照后，环氧树脂的玻璃化转变温度会下降，这反映了材料热稳定性的降低。
化学结构变化
化学键断裂：辐照过程中，环氧树脂中的C-N键和C-O键等键能较小的化学键容易断裂，形成自由基。
自由基反应：自由基之间会发生交联反应生成C-C键，或者发生分子内/分子间的抽氢反应，生成C-O-H和N-H键，导致材料降解。
降解与失效
长期的辐照会导致环氧树脂材料逐渐降解，严重时甚至导致材料失效，无法再满足使用要求。
（固体环氧树脂）
二、石墨烯量子点（GQDs）的独特性能
石墨烯量子点不仅具有石墨烯的高表面积、高电子迁移率和良好的生物相容性，还具备更强的量子限制效应和边界效应。这些特性使得GQDs在自由基清除方面表现出色。
（石墨烯量子点）
三、GQDs对环氧树脂抗辐照性能的积极作用
自由基清除作用：
在高能辐照下，环氧树脂的大分子链会被破坏，产生高活性自由基，进一步破坏分子链导致材料降解。研究表明，GQDs作为自由基清除剂，能够显著减少辐照过程中自由基的生成。
提高力学性能：
实验结果显示，在引入GQDs后，虽然制备过程中残留的丙酮对复合材料的力学性能有所影响，但辐照后GQDs/环氧树脂（GQDs/EP）复合材料的力学性能下降程度明显低于纯环氧树脂。
增强热稳定性：
通过差示扫描量热仪（DSC）分析发现，GQDs的加入提高了环氧树脂的玻璃化转变温度（Tg），并减少了辐照后Tg的下降幅度。这表明GQDs增强了环氧树脂的热稳定性，使其在辐照环境中更为耐用。
照过程中自由基的产生，从而降低材料的氧化和降解程度。
提高稳定性：
石墨烯量子点（GQDs）的引入显著提高了环氧树脂在辐照环境下的稳定性。实验结果表明，相较于纯环氧树脂，含有GQDs的复合材料在经受相同剂量的γ射线辐照后，其力学性能和热学性能的下降幅度明显降低。
三、结论
未来，随着对GQDs性能研究的深入和制备技术的改进，相信其在提高环氧树脂抗辐照性能方面的应用将会更加广泛和深入。我公司致力于为客户提供高性能的石墨烯量子点产品，如需了解更多信息，请访问我们的官方网站或联系销售代表。
参考来源：候金霞,刘胜凯,裴晓园,等. 石墨烯量子点对环氧树脂抗辐照性能的影响 [J]. 辐射研究与辐射工艺学报, 2024, 42 (01): 40-46.
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