氮化硼奈米管用於對抗空間輻射，新一代散熱防塵太空服和太空系統

未來的行星探索任務，宇航員將直接暴露在空間輻射下。如果沒有地球磁層保護，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中將對抗大量輻射。為了對抗長時間的太空任務，目前人們已經提出了一種探索火星的先進概念——氮化碳奈米管作為主要材料製備的熱、輻射和防塵宇航服。

空間輻射概念圖。圖片來自網路

什麼是空間輻射？

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

如宇航員短期內暴露在超細粒子下更有可能造成急性輻射損傷，如噁心、頭痛、發燒和認知障礙，如果暴露時間較長，則在一個月內造成造血系統、胃腸和神經血管損傷，或者導致死亡。

目前NASA最常用的遮蔽材料為聚乙烯（PE），而鋁則是最常用的航天器結構材料。但對於織物航天服來說，以上材料的重量和便攜性都受到設計影響。未來的行星探索任務，需求長期（數月或數年）時間，需要承受對抗EVA數量級增加（每次任務10到100倍），這將導致宇航員持續暴露在GCR（銀河宇宙輻射）的轟炸中，並可能要求他們在spe期間離開相對安全的棲息地/航天器。所以就需求奈米級材料提供新的、靈活性的輻射遮蔽材料，可應用於宇航服和空間系統，其中最有前途的材料就是氮化硼奈米管（BNNTs）。

歐洲歷屆太空圖演變過程示意圖。圖片來

基於氮化硼奈米管的新一代太空服

一種由氮化硼奈米管的材料製成的太空服，可以保護宇航員被輻射，即使在火星表面上也很有用。這種物質很堅固，甚至可以用來製造航天器的材料，因為它也能承受極高的溫度。

BNNT表現出高化學穩定性、熱穩定性（在空氣中高達 900°C）、出色的導熱性、非常高的楊氏模量（高達 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 成為各種應用的理想先進材料，基於以上開發需求，適用於能夠承受極端條件下堅固的航空航天應用（宇航服、棲息地、航天器等）。

氮化硼奈米管可用於研發一種具有高遮蔽輻射效能和高承載強度的空間輻射遮蔽系統。此外，BNNT還可以與高氫化聚合物結合，作為結構複合材料的基體增強材料。這種材料以柔韌輻射防護材料結合在一起，理論上效能優於PE。

氮化硼奈米管

大連義邦科技引入的BN NanobarbTM氮化硼奈米管是目前全球為數不多的已形成商業化量產的企業，採用專利技術和無催化劑方式製造的氮化硼奈米管，不僅具備一般氮化硼奈米管（BNNT）所具備的效能，在現有氮化硼奈米管基礎上研發出外表面具有不規則六方氮化硼結晶體的結構，作為填料新增到其他基材中可以具備比新增其他填料的製品更強的效能，並且氮化硼奈米管具有比碳奈米管高出20萬倍的中子吸收能力，因此，為測試和研究以氮化硼奈米管作為先進航天服和空間系統應用的輻射遮蔽材料提供了機會。

基於氮化硼奈米管輻射遮蔽能力、柔韌性等優勢，它適用於織物太空服、充氣避難所和關節機器人。透過將富含氫的10B（10B的中子係數能力高達3800 b）奈米材料整合到宇航服制造、空間結構和棲息地中，預計用於探索級行星任務的累積劑量將大大減少，以幫助人類安全執行火星任務。

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