"放射線からの遮蔽を与える材料を製造する方法であって、ホウ素含有ナノ材料/ポリマー材料を、ホウ素含有ナノ材料およびマトリックスから、マトリックス中へのホウ素含有ナノ材料の制御分散によって合成し;そして合成された材料を、放射線から保護される物体へ適用することを含む方法。ホウ素含有ナノ材料が、ホウ素原子、ホウ素ナノ粒子0D、窒化ホウ素ナノチューブBNNTs1D、窒化ホウ素ナノプレートレット2D、およびそれらのポリマー複合材料から成る群より選択される、請求項1に記載の方法。ホウ素含有ナノ材料を、マトリックス中に均一に分散させる、請求項1に記載の方法。ホウ素含有ナノ材料/ポリマー材料を、同時の剪断および超音波処理下において現場重合によって合成する、請求項1に記載の方法。マトリックスを、水素含有ポリマー、水素含有モノマー、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される物質から合成する、請求項1に記載の方法。マトリックスを、ホウ素含有ポリマー、ホウ素含有モノマー、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される物質から合成する、請求項1に記載の方法。マトリックスを、窒素含有ポリマー、窒素含有モノマー、およびそれらの組み合わせから成る群より選択される物質から合成する、請求項1に記載の方法。マトリックスを、ジアミンである2,6-ビス3-アミノフェノキシベンゾニトリルβ-CNAPB、および二無水物であるピロメリット酸二無水物PMDAから合成する、請求項1に記載の方法。マトリックス中の窒化ホウ素の濃度が、0重量~5重量である、請求項1に記載の方法。マトリックス中の窒化ホウ素の濃度が、5重量である、請求項1に記載の方法。ホウ素含有ナノ材料が、ホウ素、窒素、炭素、および水素を含む、請求項1に記載の方法。合成された材料が、フィルム、繊維、ペースト、および発泡体から成る群より選択される形状である、請求項1に記載の方法。合成された繊維を、織物に組み込む、請求項12に記載の方法。合成されたペーストを、物体の表面に適用して、放射線からの保護を与える、請求項12に記載の方法。合成されたペーストが、物体内で層を形成して、放射線からの保護を与える、請求項12に記載の方法。マトリックスが、ポリマーマトリックスである、請求項1に記載の方法。マトリックスが、セラミックマトリックスである、請求項1に記載の方法。19BNNTsの大きい中性子吸収断面積;軽重量に加えて、構成要素の低い原子質量;および大きい表面積は、それらが、水素、鉛または巨視的BN粒子含有材料と比較して、はるかに小さい体積および重量で極めて有効に標的材料を遮蔽することを可能にする。20追加の熱安定性および機械的強さは、高高度航空宇宙飛行、宇宙探査および軍事用途装甲、並びに慣用的な用途自動車、太陽エネルギー住宅および建築物、化粧品、衣類、ブランケット、ヘルメット等のための慣用的な放射線遮蔽などの、過酷な環境における多数の用途に一層有益な放射線遮蔽用BNNT材料を作ることができる。21更に、BNNT材料は、紫外UV線を極めて有効に遮蔽することができ、それは、BNNTが、UV範囲の光を極めて効率よく吸収し且つ散乱させることもできるからである。22ホウ素10を含有する0Dナノ粒子、1Dナノチューブおよび2Dナノプレートレットを含めたナノサイズの包含物はいずれも、窒化ホウ素ナノチューブBNNT、ホウ素炭素窒化物BCNナノチューブ、ホウ素ドープ済み炭素ナノチューブ、窒化ホウ素ナノプレートレットナノメートル厚みh-BNシートが含まれ、これらに制限されるわけではないが、有効な放射線遮蔽用材料の良好な候補であると考えられる。23本発明の第一目的は、窒化ホウ素ナノチューブBNNTsで製作した放射線遮蔽用材料、およびナノスケール窒化ホウ素材料を提供することである。BNNTおよび/またはBN含有材料のはるかに薄い層またはコーティングは、他の遮蔽用材料と比較して、目的の物体を遮蔽するのに必要である。24本発明の目的は、マトリックスポリマーまたはセラミック中へのBNおよびBNNT含有材料の制御添加および分散によって放射線遮蔽を増強することである。ナノスケールBNおよびBNNTは、巨視的な嵩高材料と比較した場合、ホウ素および窒素原子を遮蔽用材料中に均一に分散させるのに極めて有効である。25本発明の目的は、ホウ素含有材料すなわち、ホウ素原子、ホウ素ナノ粒子0D、窒化ホウ素ナノチューブBNNT1D、窒化ホウ素ナノプレートレット2D、またはそれらのポリマー複合材料を、水素含有ポリマー、水素含有モノマーまたはそれらの組み合わせから合成されたマトリックス中に均一に分散させることによって、有効な放射線遮蔽を達成することである。26本発明の目的は、ホウ素含有材料すなわち、ホウ素原子、ホウ素ナノ粒子0D、窒化ホウ素ナノチューブBNNTs1D、窒化ホウ素ナノプレートレット2D、またはそれらのポリマー複合材料を、ホウ素含有ポリマー、ホウ素含有モノマーまたはそれらの組み合わせから合成されたマトリックス中に均一に分散させることによって、有効な放射線遮蔽を達成することである。27本発明の目的は、ホウ素含有材料すなわち、ホウ素原子、ホウ素ナノ粒子0D、窒化ホウ素ナノチューブBNNTs1D、窒化ホウ素ナノプレートレット2D、またはそれらのポリマー複合材料を、窒素含有ポリマー、窒素含有モノマーまたはそれらの組み合わせから合成されたマトリックス中に均一に分散させることによって、有効な放射線遮蔽を達成することである。28本発明の目的は、透明なポリマーマトリックスおよび十分に分散した窒化ホウ素ナノチューブから成る光学的に透明な中性子および他の放射線遮蔽用材料を提供することである。BNNTsは、可視光範囲内で白く且つ光学的に透明である。29本発明のもう一つの目的は、ポリマーマトリックスまたはセラミックマトリックス中への窒化ホウ素ナノチューブの分散によって、光学的に透明な放射線遮蔽用窓を提供することである。30最後に、本発明の目的は、前述の目的を簡単且つ費用効果的方式で達成することである。31本発明の上のおよび追加の目的、詳細および利点は、以下の詳細な説明から、添付の図面と一緒にして読んだ場合に明らかになるであろう。32本発明は、放射線からの遮蔽を与える材料を製造する方法を提供することによって、これら要求に取り組む。ホウ素含有ナノ材料/ポリマー材料は、ホウ素含有ナノ材料およびマトリックスから、マトリックス中へのホウ素含有ナノ材料の制御分散によって合成する。合成されたフィルムは、放射線から保護される物体に適用する。ホウ素含有ナノ材料は、好ましくは、ホウ素原子、ホウ素ナノ粒子0D、窒化ホウ素ナノチューブBNNTs1D、窒化ホウ素ナノプレートレット2D、またはそれらのポリマー複合材料である。ホウ素含有ナノ材料は、好ましくは、マトリックス中に均一に分散している。ホウ素含有ナノ材料/ポリマー材料は、好ましくは、同時の剪断および超音波処理下において現場重合によって合成する。マトリックスは、好ましくは、水素、ホウ素または窒素含有ポリマー;水素、ホウ素または窒素含有モノマー;またはそれらの組み合わせから合成する。マトリックスは、好ましくは、ジアミンである2,6-ビス3-アミノフェノキシベンゾニトリルβ-CNAPB、および二無水物であるピロメリット酸二無水物PMDAから合成する。マトリックス中の窒化ホウ素の濃度は、好ましくは、0重量~5重量、具体的には、5重量である。ホウ素含有ナノ材料は、好ましくは、ホウ素、窒素、炭素または水素である。合成された材料は、好ましくは、フィルム、繊維、ペーストまたは発泡体の形状である。合成された繊維は、好ましくは、織物に組み込まれている。合成されたペーストは、好ましくは、物体の表面に適用して、放射線からの保護を与える、または物体内で層を形成して、放射線からの保護を与える。マトリックスは、好ましくは、ポリマーマトリックスまたはセラミックマトリックスである。33本発明の内容およびその利点についてのより完全な説明は、以下の詳細な説明を参照することで添付の図面を参照して達成することができる。42以下の詳細な説明は、本発明を実施することについて現在考えられる最善の態様である。この説明は、制限する意味にとるべきではなく、単に、本発明の態様の原則を詳しく説明する目的でなされる。本発明の態様およびそれらのいろいろな特徴および好都合な詳細は、添付の図面に記載されているおよび/または詳しく説明されている且つ以下の説明に示されている非制限の態様および実施例に関して更に十分に説明される。図面に示されている特徴は、必ずしも縮尺して描かれていないということが注目されるはずであり、一つの態様の特徴は、本明細書中に明確に述べられていないとしても、当業者が理解するように他の態様について用いることができる。周知の成分および技術の説明は、本発明を不明確にさせないために省略されていることがありうる。本明細書中に用いられている実施例は、単に、本発明を実施することができる方法の理解を容易にし、そして更に、当業者が本発明を実施するのを可能にするためのものである。したがって、本明細書中に示されている実施例および態様は、請求の範囲によって定義される本発明の範囲を制限すると解釈されるべきではない。更に、参照のように、数字は、いくつかの図面を通して類似の部分であるということが注目される。43放射線からの有効な遮蔽は、防衛および航空宇宙の分野、医療および原子力施設を含めたいろいろな分野において、依然として重要な課題である。遮蔽は、従業者および装置双方を保護するために必要である。水素は、最小の原子質量を有する原子であるので、高水素含有量を有する材料は、エネルギーのある粒子を遮蔽するのに最も望まれてきた。しかしながら、水素自体または水素含有材料は、有効に遮蔽するために大きい体積が必要とされる。本発明に記載のナノコンポジットは、それらが電子システムと相互作用しうる前に、高エネルギー粒子の衝突から生じた中性子を含めたエネルギーのある粒子を緩和減速し、そして得られた熱中性子および他の低エネルギー種を捕捉すると考えられる。座席用、床用パネル等などの飛行機の構造用および内部用の装置品中にナノコンポジットを包含することにより、放射線遮蔽は、重量に伴う不利益を追加せずに達成することができる。44概して、本発明は、中性子遮蔽用材料としての、ホウ素ナノ粒子0D、窒化ホウ素ナノチューブBNNTs1Dおよび窒化ホウ素ナノプレートレット2D、並びにそれらのポリマー複合材料を含めたホウ素含有ナノ材料の使用に関する。ホウ素、具体的には、ホウ素10は、熱中性子約0.025eVのエネルギーのための大きい吸収断面積および広い吸収スペクトルを有する。水素の大きい中性子散乱断面積ゆえに、良好な中性子モジュレーターである水素含有ポリマー中へのBNNTなどのホウ素含有ナノ材料の包含は、重い元素でしばしば認められるカスケーディングcascadingまたはフラグメント化を伴うことなく、中性子に対して極めて有効に遮蔽する複合材料を提供する。45BNNTに基づく中性子および他の電離放射線の吸収体に可能性のある市場は、航空宇宙産業に含まれ、その場合、高い遮蔽有効性を有する軽重量材料が必要である。約10,000~25,000の費用を要する低地球軌道へ発進する1キログラム毎に、有効な軽重量且つ低体積のシールドが望まれる。事業用航空従業者も、飛行中の間、高い放射線量にさらされる。本発明は、薄層として適用されて航空機室を覆う遮蔽用材料を提供する。BNNT複合材料の高い光学的透明度は、高放射線環境において用いるための窓を製造する場合に用いられる。追加の熱安定性および機械的強さは、高高度航空宇宙飛行、宇宙探査および軍事用途装甲、並びに慣用的な用途自動車、太陽エネルギー住宅および建築物、化粧品、衣類、ブランケット、ヘルメット等のための慣用的な放射線遮蔽などの、過酷な環境における多数の用途に一層有益な放射線遮蔽用BNNT材料を作る。BNNTナノコンポジットは、医療分野および原子力発電所において、更には、潜水艦および未来宇宙船などの原子力容器のために、放射線遮蔽を与えるのに用いられる。ナノコンポジットから成るライニングも、放射性材料を取り扱う緊急時初期応答者が身に着ける服装の一部分として用いられる。ホウ素、窒素、水素および炭素などの低原子質量元素を含有する複合材料は、星雲宇宙線、および宇宙旅行で遭遇する太陽粒子の事象からの高エネルギープロトンを含めた電離放射線からの有効な遮蔽を与える。461994年の窒化ホウ素ナノチューブBNNTsについての最初の理論的予測[ARubioetalPhysRevLett495081]および1995年のZettlのグループによる最初の実験的に合成されたBNNTの報告[NGChopraetalScience269966]以来、いくつかのタイプのBNNT合成方法が報告された[DGolbergetalAdvMater192413]。最近、異常に長く極めて結晶性のBNNTsを製造する新しい且つ概念的に簡単な方法が示された。2008年5月14日出願のBoronNitrideNanotubesと題されるMWSmithetal米国特許出願第12/152,414号;MWSmithetalNanotechnology20505604は、本明細書中にそのまま援用される。BNNTsは、高い強度対重量比、高い耐熱性空気中で約800°C、圧電気および放射線遮蔽能力を有すると考えられる[DGolberg同書]。窒化ホウ素ナノチューブは、低密度1.37g/cm3を有し、そしてホウ素は、710バーン10B:3835バーンの大きい中性子吸収断面積を有する表2。窒素も、0.0035の炭素と比較してかなり大きい1.9の中性子吸収断面積を有し、それは、有効な遮蔽のための別の利点である表2。それらの低い原子質量ゆえに、BNおよびBNNT複合材料中のホウ素、窒素、炭素および水素も、他の放射線種に有効なシールドとして作用する。更に、BN/BNNT含有複合材料中のホウ素、窒素、水素および炭素の低い原子質量は、フラグメント化および二次粒子の生成を伴うことなく、高エネルギー粒子の有効な遮蔽をもたらす。本発明は、水素含有宇宙耐久性ポリマーまたはセラミックマトリックス中において大きい巨視的な断面積の中性子吸収を有するナノスケール充填剤を形成する窒化ホウ素ナノチューブの使用に関する。47最初に、BNNT/ポリイミドナノコンポジットフィルムを、同時の剪断および超音波処理下において現場重合によって合成した。新規な高温ポリイミドを、ジアミンである2,6-ビス3-アミノフェノキシベンゾニトリルβ-CNAPBおよび二無水物であるピロメリット酸二無水物PMDAから合成し、そして本発明のためのマトリックスとして用いた。ポリイミド中のBNNTsの濃度は、0~5重量であった。30重量のマイクロルートルスケールの六方窒化ホウ素hexagonalBoronNitrideh-BN粒子およびポリイミド複合材料を、比較用に製造した。48中性子吸収体としてのBNNT/ポリイミド複合材料の有効性を確かめるために、1キュリーCiのAm/Be混合物を、中性子源として用い、そして1直径インジウム箔を、検出器として用いた。図1に示される結果は、高いBN粉末装填量の有効性、並びにはるかに低い濃度のBNNTsの有効性を示している。未精製BNNTsの低濃度を考えると、遮蔽有効性は、調べられた試料の中で最善であり、高水素含有LDPE低密度ポリエチレン並びに6倍高い濃度のBN粉末よりもなお一層良く機能した。h-BN粉末を含有する複合材料は、不透明で且つ極めて脆かったが、BNNT含有複合材料は、透明で且つ柔軟であった。h-BNの平均表面積は、約3.6m2/gであるが、BNNTのそれは、500m2/gより大きく、それは、h-BNより二桁より大きく、より高い。この大表面積BNNTは、それが、目的の物体を、巨視的なh-BN粒子と比較してはるかに低い装填量で極めて有効に遮蔽することを可能にする。純粋なBNNT材料も、薄いフィルムまたはコーティングとして用いられて、従業者および装置双方を、他の遮蔽用材料と比較して一層少ない量で極めて有効に遮蔽することができる。図2は、本来の、および5重量のBNNT/ポリイミド複合材料のUV/Vis/NIRスペクトルを示している。Vis/NIR範囲内の透過率は、BNNTを加えることで減少したが、それでもなお、650nm波長で約43の透明度を示した。400nm未満の波長で、双方の試料は不透明であったが、それは、これらが、UV放射線を遮蔽するのに十分であるということを意味する。したがって、BNNTは、UV遮蔽用材料としても用いることができる。49BNNTsの高い微視的吸収断面積および形状因子の組み合わせは、極めて高い有効な巨視的な吸収をもたらす。極めて低い装填量のBNNTsは、中性子束を大きく減少させることができるが、それでもなお、他の望ましい性質を保持している材料を生じる。50図3A~3Cは、本発明の可能性のある形状を示し、図4~8は、その使用の可能性のある分野を示している。整列したまたは無作為に分散したBNNTsおよび/または他のホウ素含有ナノ包含物を用いた放射線遮蔽用の複合材料は、適するポリマーまたはセラミックマトリックスであって、所望の最終用途によって決定されているマトリックス選択肢を選択することにより、フィルム、繊維、ペーストまたは発泡体の形状で製造する図3。航空宇宙耐久性ポリマー例えば、ポリイミドは、次世代航空宇宙船の重量を減少させるために既に開発された;このようなポリマーは、航空宇宙環境のために必要な耐久性を与えるように選択する。柔軟な放射線遮蔽用材料のために、エラストマーは、マトリックスとして用いることができる。高い光学的透明度が必要である場合、ポリカーボネートなどのポリマーを用いることができる。他の用途の中でも、本発明は、航空機従業者および宇宙飛行士などの高い放射線環境の作業者による使用のための衣類または衣類層の製造において利用されている。ホウ素ナノ包含物含有繊維は、適当な衣服を形成するように織るか、またはホウ素ナノ包含物含有フィルムは、このような衣服の層として用いる。このような繊維を製造する一つの方法は、本明細書中にそのまま援用される2009年5月6日出願のBoronnitridenanotubefibrilsandyarnsと題される同時係属中の米国特許出願公開第12/387,703号に示されている。核医学の場合、ホウ素ナノ包含物含有複合材料を用いて、患者および装置作業者を過剰暴露または偶発暴露から保護する。中性子は、現在、いろいろな治療的放射線医学処置で用いられまたは発生させられているが、その場合、それらが健康な細胞に影響しないということが重要である。ナノコンポジットも、放射性材料スピルまたは汚いdirty核爆弾への初期応答者の服装の成分を形成する。密閉空間中で船員が一度に何ヶ月も過ごす原子力潜水艦、未来の原子力宇宙船および宇宙輸送船の場合、ホウ素ナノ包含物含有材料を用いて、従業者の長期の健康状態および計測器を保護する。51有効な放射線遮蔽は、光学的透明度を維持しながら達成されるので、本発明は、更に、ヘルメットバイザーの薄い層図5または航空機窓図6Aの形状で用いる。繊維織物マット、大形フィルムまたはホウ素ナノ包含物含有ペイントを用いて、室内部分全体の内側を覆う軽重量カバーを形成する。開示された方法は、ペイント様ペーストまたは発泡体に成形する場合、物体の外面に適用して、放射線保護を改善する。ホウ素ナノ包含物含有ポリマー複合材料を用いて、電子部品用の放射線硬化包装を製造するが図7、このような包装は、二次粒子が回路部品を妨害するのを妨げるようにチップ支持体から若干離れている。低い導電率および高い熱伝導率を有するBNNTs表1を参照されたいを用いることは、それらが、熱を伝導除去する包装の能力を、電気的に分離した電子部品を維持しながら増強するので、本出願における追加の利点である。ホウ素含有ナノコンポジットも、適当なエネルギーを有する熱中性子を発生する反応を含有するための容器の透明な窓として用いる図8。ホウ素含有ナノコンポジットを用いて、原子力潜水艦および原子力宇宙船の反応器からの中性子から従業者および装置を保護する。本発明によって形成されるホウ素含有ナノコンポジットを用いて、放射性同位体熱電発生器RTGで推進する船の計測器を保護する。RTGに可能な燃料である242Cmおよび241Amも、それらが、高い中性子束を発生するので、強力な遮蔽を必要とする。ホウ素、窒素、水素および炭素含有複合材料は、プロトン、α粒子、軽イオン、中間イオン、重イオン、星雲宇宙放射線粒子および太陽エネルギーのある粒子を含めた、全てのエネルギーの陽電荷粒子に対して遮蔽するように作用する。52明らかに、多くの修飾は、本発明の基本的精神から逸脱することなく行うことができる。したがって、請求の範囲の範囲内で、本発明を、本明細書中に具体的に記載された以外に実施することができるということは当業者に理解されるであろう。多くの改善、修飾および追加は、本明細書中に記載され且つ請求の範囲に定義される本発明の精神および範囲から逸脱することなく、当業者に明らかであろう。"