目前人們提出了一種探索火星的先進(jìn)概念—氮化硼納米管作為主要材料制備的熱輻射和防塵宇航服

2023-12-12 11:13:55

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目前人們提出了一種探索火星的先進(jìn)概念—氮化硼納米管作為主要材料制備的熱輻射和防塵宇航服

未來的行星探索任務(wù)，宇航員將直接暴露在空間輻射下。如果沒有地球磁層保護(hù)，宇航員或許將受深空電離輻射的傷害，尤其在長時間的任務(wù)中將對抗大量輻射。為了對抗長時間的太空任務(wù)，目前人們已經(jīng)提出了一種探索火星的先進(jìn)概念——氮化碳納米管作為主要材料制備的熱、輻射和防塵宇航服。

什么是空間輻射？

空間輻射是指來自天空的輻射(高能粒子)，其強(qiáng)度與太陽的活動密切相關(guān)。主要是天然的宇宙射線和地磁場捕獲的帶電粒子等。對于宇航員、人造衛(wèi)星和宇航器等，特別是對于固體電子器件具有很大的影響。

如宇航員短期內(nèi)暴露在超細(xì)粒子下更有可能造成急性輻射損傷，如惡心、頭痛、發(fā)燒和認(rèn)知障礙，如果暴露時間較長，則在一個月內(nèi)造成造血系統(tǒng)、胃腸和神經(jīng)血管損傷，或者導(dǎo)致死亡。

目前NASA最常用的屏蔽材料為聚乙烯(PE)，而鋁則是最常用的航天器結(jié)構(gòu)材料。但對于織物航天服來說，以上材料的重量和便攜性都受到設(shè)計影響。未來的行星探索任務(wù)，需求長期(數(shù)月或數(shù)年)時間，需要承受對抗EVA數(shù)量級增加(每次任務(wù)10到100倍)，這將導(dǎo)致宇航員持續(xù)暴露在GCR（銀河宇宙輻射）的轟炸中，并可能要求他們在spe期間離開相對安全的棲息地/航天器。所以就需求納米級材料提供新的、靈活性的輻射屏蔽材料，可應(yīng)用于宇航服和空間系統(tǒng)，其中最有前途的材料就是氮化硼納米管(BNNTs)。

基于氮化硼納米管的新一代太空服

一種由氮化硼納米管的材料制成的太空服，可以保護(hù)宇航員被輻射，即使在火星表面上也很有用。這種物質(zhì)很堅固，甚至可以用來制造航天器的材料，因為它也能承受極高的溫度。

BNNT表現(xiàn)出高化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性（在空氣中高達(dá) 900°C）、出色的導(dǎo)熱性、非常高的楊氏模量（高達(dá) 1.3 TPa）、壓電性、抑制熱中子輻射和作為無光澤織物，超疏水性等。這些特性使 BNNT 成為各種應(yīng)用的理想先進(jìn)材料，基于以上開發(fā)需求，適用于能夠承受極端條件下堅固的航空航天應(yīng)用（宇航服、棲息地、航天器等）。

氮化硼納米管可用于研發(fā)一種具有高屏蔽輻射效能和高承載強(qiáng)度的空間輻射屏蔽系統(tǒng)。此外，BNNT還可以與高氫化聚合物結(jié)合，作為結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的基體增強(qiáng)材料。這種材料以柔韌輻射防護(hù)材料結(jié)合在一起，理論上性能優(yōu)于PE。

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