空間輻射是載人航天任務(wù)中航天員面臨的主要健康威脅之一，銀河宇宙射線和太陽(yáng)質(zhì)子事件是兩種典型的空間輻射源。根據(jù)美國(guó)“好奇號(hào)”火星車獲得的數(shù)據(jù)，在預(yù)計(jì)500天的載人火星任務(wù)期間，銀河宇宙射線的劑量將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)國(guó)際放射防護(hù)委員會(huì)給出的輻射劑量限值。因此，如何高效屏蔽空間輻射對(duì)于未來(lái)載人深空探測(cè)任務(wù)至關(guān)重要。在Space: Science & Technology (《空間科學(xué)與技術(shù)》)新發(fā)表的論文《富氫復(fù)合材料屏蔽性能的試驗(yàn)與仿真研究》中，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心的蔡明輝、韓建偉團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)制備了兩種用于深空宇宙線輻射防護(hù)的新型富氫復(fù)合材料，并利用地面試驗(yàn)和仿真手段評(píng)估了材料在空間真實(shí)輻射環(huán)境中的屏蔽性能。

作者及團(tuán)隊(duì)采用三個(gè)步驟完成了復(fù)合材料的制備：首先通過(guò)設(shè)計(jì)分子結(jié)構(gòu)合成了高含氫特種樹(shù)脂，然后以高密度聚乙烯纖維為增強(qiáng)材料制備了富氫復(fù)合材料，最后使用硼粉作為添加劑來(lái)提升復(fù)合材料的屏蔽性能。

其中，在高含氫樹(shù)脂制備工藝方面，制備了含有反應(yīng)性封端劑的樹(shù)脂溶液，這種溶液具有低黏度、高固含量的特點(diǎn)。同時(shí)，通過(guò)在樹(shù)脂中加入特殊的固化劑和催化劑，降低了固化溫度，從而能夠與高密度聚乙烯纖維適配;在富氫復(fù)合材料的制備工藝方面，采用熱壓工藝制備出了固化板材，然后將樹(shù)脂、固化劑、催化劑按1:0.69:0.02的質(zhì)量比混合均勻涂在聚乙烯纖維上，再通過(guò)烘箱固化以及折疊壓板操作后獲得了預(yù)期材料;在添加硼的富氫復(fù)合材料的制備工藝方面，旨在通過(guò)加入硼來(lái)提高復(fù)合材料對(duì)次級(jí)中子的屏蔽能力，從而研究了不同含量的硼對(duì)樹(shù)脂溶液黏度的影響。

結(jié)果表明，硼含量越高，樹(shù)脂黏度越高，且當(dāng)硼含量為20%時(shí)，樹(shù)脂黏度適合纖維涂層。

在完成含硼和不含硼兩種材料的試樣制備后，使用蘭州重離子加速器 (HIRFL)提供的設(shè)備測(cè)試了所研制復(fù)合材料的屏蔽性能。由于地面加速器試驗(yàn)采用的重離子種類和能量有限、不能完全表征銀河宇宙射線的各項(xiàng)組分，因此，研究團(tuán)隊(duì)使用了蒙特卡洛方法來(lái)評(píng)估所制備材料在真實(shí)空間輻射中的屏蔽性能。仿真結(jié)果表明，與傳統(tǒng)材料相比，富氫復(fù)合材料在空間輻射屏蔽方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。(科技日?qǐng)?bào)記者 李禾)