Desenvolvimento de ultra

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 22532 (2022) Citar este artigo

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Em instituições médicas, a proteção contra radiação é uma estratégia eficaz para proteger o pessoal médico e os pacientes da exposição. A redução do peso do escudo usado pelo pessoal médico na área de geração de radiação desempenha um papel fundamental na melhoria de sua produtividade e mobilidade. Neste estudo, um novo escudo de radiação leve foi desenvolvido por eletrofiação de um material compósito de polímero-tungstênio para produzir nanofibras com uma estrutura de película fina de várias camadas semelhante à de uma asa de borboleta morfo. A blindagem fabricada tinha a forma de papel de blindagem flexível com 0,1 mm de espessura. A estrutura multicamada do papel de proteção fino foi obtida através da formação de padrões de nanofibras via eletrofiação de uma dispersão de partículas de tungstênio. Com 0,1 mm de espessura, a taxa de blindagem do papel foi de 64,88% a 60 keV. Além disso, com 0,3 mm de espessura e dispostos em uma estrutura laminada, a taxa de blindagem foi de 90,10% e o chumbo equivalente foi de 0,296 mmPb. Quando usado como material de avental, o peso pode ser reduzido em 45% em comparação com os produtos de chumbo existentes. Além disso, o material é altamente processável e pode ser utilizado na fabricação de diversos produtos flexíveis, como gorros, luvas, roupas íntimas e lenços utilizados em instituições médicas.

A radiografia é uma tecnologia médica que transmite raios X através do corpo humano e utiliza a diferença de densidade das substâncias no corpo humano para formar imagens de estruturas anatômicas1. A penetração dos raios X é limitada quando a densidade do tecido é alta, enquanto tecidos com densidade relativamente baixa podem ser facilmente penetrados2. Portanto, quanto maior a densidade da blindagem, mais vantajosa ela pode ser para proteção contra radiação.

As radiações artificiais, como os raios X, foram desenvolvidas para tecnologias médicas e industriais. No entanto, devido ao uso crescente de dispositivos médicos, a população em geral e os trabalhadores médicos e industriais estão sujeitos a uma maior exposição à radiação3. Portanto, a tecnologia de defesa contra radiação ativa é necessária para reduzir a exposição. Além disso, o uso de dispositivos móveis de raios X aumentou devido à recente pandemia de COVID-194. A Comissão Internacional de Proteção Radiológica (ICRP) especifica que a radiação utilizada na área médica deve ser utilizada em benefício dos pacientes e deve ser otimizada5.

A tecnologia de proteção contra radiação utilizada em instituições médicas está associada ao tempo e à distância6. Placas de chumbo ou folhas feitas de pó de chumbo e um polímero, como borracha, são geralmente usadas como escudos de raios-X7. No entanto, devido à sua toxicidade, o chumbo apresenta problemas de envenenamento e descarte por chumbo. Portanto, os escudos usados ​​em instituições médicas estão sendo cada vez mais fabricados com materiais isentos de chumbo8. No entanto, a maioria dos dispositivos médicos, suprimentos e instalações que usam radiação ainda usam chumbo como material de proteção. Portanto, para superar esse problema, o uso de materiais isentos de chumbo baratos e ecológicos com desempenho de blindagem equivalente ao chumbo deve ser expandido.

Materiais como tungstênio, óxido de bismuto, sulfato de bário e boro são normalmente usados ​​como alternativas ao chumbo9. Considerando o desempenho da blindagem, o tungstênio é o material de proteção ecológico mais útil. Em geral, os materiais de blindagem de substituição de chumbo devem ser não tóxicos e ter flexibilidade e processabilidade. Além disso, os materiais devem ser propostos como um material com excelente afinidade com o polímero a ser misturado ou como um material capaz de reduzir o peso na fabricação de uma blindagem. Os tipos de blindagem que podem ser produzidos com esses materiais de blindagem incluem placa, fibra e folha, e a prensagem ou moldagem por injeção no formato desejado é possível, dependendo da tecnologia do processo.

Uma blindagem do tipo fibra é tecida a partir de um fio impregnado com o material de blindagem. No entanto, o desempenho da blindagem é limitado pelos orifícios gerados entre os fios durante o processo de tecelagem. Portanto, os escudos baseados em fibra são usados ​​principalmente para proteger contra a radiação secundária (ou espalhada)10. Uma blindagem em forma de folha é fabricada misturando um polímero e um material de blindagem, que é comprimido na espessura necessária. O elemento mais importante deste processo é a dispersão uniforme do material de blindagem. O processo de dispersão do material de blindagem afeta a reprodutibilidade do desempenho da blindagem e é difícil de aplicar na produção em massa sem padronização do processo de produção11.