[发明专利]用于空间高能质子辐射防护的双组份功能填料复合涂层的制备方法

说明书

本发明公开了用于空间高能质子辐射防护的双组份功能填料复合涂层的制备方法，属于功能材料制备技术领域。本发明解决了现有屏蔽材料无法同时有效屏蔽中子和γ射线等空间高能质子辐射的问题。本发明通过球磨工艺将稀土金属氧化物与高Z金属材料进行复合，形成核壳结构，再将复合颗粒与树脂基体复合，制备成防辐射涂层。本发明制备的核壳结构复合颗粒在树脂基体中分散开后，会在微观结构上形成不同材料多层交替的结构，实现射线在材料中的交替穿透，使材料具备更好的空间高能质子辐射防护能力的同时，简化了多层交替材料的制备工艺。

技术领域

本发明涉及用于空间高能质子辐射防护的双组份功能填料复合涂层的制备方法，属于功能材料制备技术领域。

背景技术

航天器在外太空飞行时，因为脱离了地球大气层的保护，航天器始终处于恶劣的空间环境中进行工作。在众多的空间环境因素下，高强度的辐照始终是影响航天器工作性能及使用寿命的关键因素。空间辐照根据粒子的类型可分为重离子、α粒子、质子、电子、中子、X射线、γ射线等，不同类型的粒子对航天器材的损伤在原理上是存在着差异的，因此若想对航天器进行良好的防护，则需要针对不同类型的粒子设计材料进行防护。

在复杂的辐射环境中，单一元素的屏蔽材料往往仅能屏蔽一种类型的射线，因而往往无法达到一种材料同时具备屏蔽两种或两种以上射线的能力。根据射线与物质的相互作用机制得知，γ射线的屏蔽需要通过高Z材料来完成，而中子的屏蔽需要低Z材料或其他具有很高中子屏蔽截面的材料来完成。但如果将高Z与低Z进行复合后，对于γ射线而言，低Z材料几乎不起作用，仅有高Z材料可以对其起到防护作用。而对于中子防护，低Z可起到的效果也有限。因此，提供能够有效屏蔽中子和γ射线等空间高能质子的辐射复合材料是十分必要的。

发明内容

本发明为了解决现有上述技术问题，提供用于空间高能质子辐射防护的双组份功能填料复合涂层的制备方法。

本发明的技术方案：

用于空间高能质子辐射防护的双组份功能填料复合涂层的制备方法，该方法包括以下步骤：

步骤1，制备复合粉体；

将稀土金属氧化物和高Z金属材料混合后进行球磨处理，获得复合粉体；

步骤2，制备复合涂层；

将步骤1获得的复合粉体与树脂进行混合，并使用三辊研磨机进行研磨处理，研磨结束后，将得到的浆料涂覆在被保护物体表面，干燥处理后形成复合涂层。

进一步限定，稀土金属氧化物为氧化钆、氧化铒、氧化钐、氧化铈中一种或两种按任意比例混合；所述的高Z金属材料为钨单质、钽单质、铋单质中一种或两种以上按任意比例混合。

进一步限定，步骤1中球磨处理过程中球料比为2:1、4:1、6:1或8:1。

进一步限定，步骤1中球磨处理过程中稀土金属氧化物和高Z金属材料的质量比为1:1、2:1、3:1、4:1或5:1。

进一步限定，步骤1中球磨处理条件为：常压球磨或通入保护气进行球磨，转速为200～1000rpm，球磨时间为12～48h。

更进一步限定，保护气为Ar或N₂。

进一步限定，步骤2中研磨处理时间为5～10min。

进一步限定，步骤2中复合粉体加入量为复合粉体和树脂总质量的10～50％。

进一步限定，步骤2获得到的复合涂层的厚度为100um～1cm。

进一步限定，步骤2中树脂为环氧树脂、氰酸酯、聚氨酯或高密度聚乙烯中任意一种。

进一步限定，步骤2中浆料涂覆方式为喷涂法、刮涂法或旋涂法。