Flexible repair patches for X-ray shielding garment via in-situ co-solvation synthesis

Abstract

Currently, lead-based radiation-shielding garments are typically subject to complete replacement even when minor cracks or damage occur. This practice results in the disposal of undamaged portions, leading to unnecessary waste of usable resources and an increased environmental burden. In this study, we propose a flexible repair patch that allows for the simple restoration of damaged shielding garments. The patch was synthesized by effectively dispersing bismuth triiodide (BiI3) into thermoplastic polyurethane (TPU) using an in-situ co-solvent method. The patch was attached to damaged lead–rubber shielding materials via a simple thermal adhesion process. The repaired lead–rubber (thickness: 1.12 ± 0.026 mm) exhibited a shielding efficiency of 94.72% at 60 kV, corresponding to a recovery of 98.91% of its original performance. In addition to excellent X-ray shielding properties, the repair patch demonstrated outstanding flexibility and durability in various bending tests. This partial repair strategy using the proposed patch can effectively extend the service life of currently commercialized radiation- shielding garments while simultaneously reducing unnecessary material waste, thereby contributing to more environmentally sustainable usage.|현재 사용되고 있는 납 기반의 방사선 차폐복은 미세한 균열이나 손상이 발생하면 전체 제품을 교체 하는 것이 일반적이다. 이에 따라 손상되지 않은 부분까지 폐기됨으로써 사용할 수 있는 자원의 불필요한 낭비와 환경적 부담이 증가하는 문제가 있다. 본 연구에서는 방사선 차폐복의 손상을 간편하게 수리할 수 있는 유연한 수리 패치를 제안한다. 해당 패치는 in-situ 공 용매 합성법을 통해 비스무트 삼 요오드화물(BiI3)을 열가소성 폴리우레탄(TPU)에 효과적으로 분산시켜 제작되었으며, 열처리 접착 방식으로 손상된 납 고무 차폐 물질에 부착된다. 수리된 차폐용 납 고무(두께: 1.12 ± 0.026 mm)는 60kV 에서 94.72%의 차폐율을 보였다. 이는 손상 전 납 고무 복합체 성능의 98.91%에 해당하는 성능을 회복한 수치이다. 또한 수리 패치는 우수한 X선 차폐 성능뿐만 아니라 다양한 굽힘 시험에서도 뛰어난 유연성과 내구성을 보였다. 이러한 수리 패치를 활용한 부분적인 수리는 현재 상용화된 방사선 차폐복의 수명을 효과적으로 연장함과 동시에, 불필요한 자원 낭비를 줄여 보다 환경친화적인 사용에 이바지 할 것이다.