[发明专利]一种抗γ射线辐照的高储氢复合防护膜层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种抗γ射线辐照的高储氢复合防护膜层及其制备方法，属于空间抗辐射领域。本发明要解决航天器结构功能材料的防辐射性能差的技术问题。本发明采用原子层沉积技术在钴‑硫金属化合物表面沉积ZnO薄膜，再利用高能球磨技术设计制备高储氢金属化合物，通过石墨烯改性提高化合物的性能，构筑一种复合膜层结构。石墨烯中丰富的缺陷和表面官能团可提供与钴‑硫金属化合物纳米颗粒结合的位点，且石墨烯巨大的比表面积、较强的电子转移能力及表面加成反应将辐射产生的自由基捕捉猝灭，从而减弱了辐射老化降解，保持交联程度的稳定性，实现卫星结构单元的空间抗辐射加固，为长寿命高可靠航天器的选材和设计提供技术支持。

技术领域

本发明属于空间抗辐射领域；具体涉及一种抗γ射线辐照的高储氢复合防护膜层及其制备方法。

背景技术

空间飞行器工作期间，航天电子元器件必然暴露于空间辐照下，由于空间高能带电粒子可以穿透表面进入航天器内部，造成电子元器件和生物物质的辐射损伤，引起飞行器异常甚至失效。为降低空间辐照带来的危害，需要采取一定的辐照防护措施保证其正常工作。γ射线是产生于放射性原子核的衰变反应所产生具有高能量且不带电的光子流，这种高能射线波长极短、穿透力极强，且对生物物质都有非常大的危害，因此研究针对γ射线辐照的防护膜层成为一个重要的研究课题。

目前，空间辐射防护的基本方法是通过物理方法进行屏蔽控制辐射剂量。因此屏蔽金属表面需要一种同时具备优秀的辐照稳定性和腐蚀防护能力的特种材料。传统用于航天器的表面膜层尽管有着优异的防腐性能，但是长期在γ射线的辐照作用下引起分子链断裂降解而产生的大量自由基，从而迅速与膜层中残余的氧气分子反应生成过氧自由基，宏观上表现为膜层发皱，皲裂以及老化，最终导致膜层与基底的结合力急剧下降，极大程度影响了膜层的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种针对γ射线辐照的高储氢复合防护膜层及其制备方法，要解决航天器结构功能材料的防辐射性能差的技术问题。本发明采用原子层沉积技术在钴-硫金属化合物表面沉积ZnO薄膜，再利用高能球磨技术设计制备高储氢金属化合物，通过石墨烯改性提高化合物的性能，构筑一种新型复合膜层结构，实现卫星结构单元的空间抗辐射加固，为长寿命高可靠航天器的选材和设计提供技术支持。

为解决上述技术问题，本发明中一种抗γ射线辐照的高储氢复合防护膜层是在钴-硫金属化合物纳米颗粒表面沉积ZnO薄膜；然后加到石墨烯中，在保护气保护下高能球磨，取出后加入粘合剂，混合均匀后，涂覆在基底表面形成膜，烘干后加氢处理制得；所述制备方法是通过下述步骤实现的：

步骤一、在钴-硫金属化合物纳米颗粒表面沉积ZnO薄膜，得到ZnO-钴-硫金属化合物；

步骤二、然后加到石墨烯中，在保护气保护下高能球磨，取出；

步骤三、然后加入粘合剂，混合均匀，涂覆在基材表面形成膜，烘干；

步骤四、然后加氢处理，即得到抗γ射线辐照的高储氢复合防护膜层。

进一步地限定，步骤一所述钴-硫金属化合物纳米颗粒为Co₉S₈纳米颗粒；粒径100～500nm。

进一步地限定，步骤一中利用原子层沉积方法在钴-硫金属化合物纳米颗粒表面沉积ZnO薄膜，具体是通过下述操作完成的：

将钴-硫金属化合物纳米颗粒置于沉积腔体内，抽真空至真空度为4×10^-3Torr～6×10^-3Torr，然后通入高纯氮气至沉积腔体内的压力为0.1Torr～0.2Torr，保持腔体温度100℃～200℃，重复执行100～300个生长沉积周期。

进一步地限定，每个生长沉积周期的过程为：

(1)先沉腔体内以脉冲形式注入锌源，脉冲时间t₁为0.01s～0.03s；