新型納米材料助力反輻射太空服

材料牛注：對于太空旅行者來說，一個很大的威脅就是輻射，宇宙飛船固然可以保護宇航員不受到輻射的危害，但是其體積龐大，不適合對移動性和輕量化要求很高的太空。澳大利亞國立大學的研究人員開發了一種新的納米材料，可以抵抗紅外和紫外的侵害，讓我們一起來看看它的作用機理吧！

雖然人類從來沒有真正打算在太空中生活，但這并未阻止我們進行嘗試。失重固然會對人體造成很大的傷害，但暴露在輻射之中卻會使宇航員得癌癥和其他疾病的風險增加。澳大利亞國立大學（ANU）的一個團隊開發了一種新的納米材料，可以通過動態反射有害輻射的薄膜來保護空間旅客。

在地球磁層的安全氣泡之外，來自太陽和更遠光源的輻射會產生嚴重的破壞。宇宙飛船，航天器和儀器都具有較強的屏蔽層，可以保護人體和物件免受紅外線和紫外線的傷害，但這些材料通常體積龐大。這在移動性和輕量化至關重要的太空中很不理想。

ANU研發的這種納米材料可以在很小的厚度上執行相同的功能。其表面由納米顆粒組成，可根據需要反射某些波長的光，在上述情況下即紅外線和紫外線。更棒的是，材料的不同層可以選擇性地允許或防止光線通過，并且用戶在飛行中可以通過改變溫度進行調控。通過加熱或冷卻材料，納米顆粒隨著其膨脹或收縮而改變折射的多少。

“我們這項研究的重要因素是，通過改變納米顆粒的溫度，改變它們的折射率，從而導致納米顆粒的光學性質變化，”首席研究員Mohsen Rahmani告訴New Atlas，“通過計算這些光學性能的變化，我們成功設計和制造了諧振納米粒子，它們在改變光學性能前后可以起不同的作用，因此可以根據需要對它們與光的相互作用進行控制和設計。

這不僅僅是簡單地開啟或關閉折射。Rahmani表示，單個納米粒子能夠在滑動范圍內運行，可以完全透射光線，完全反射光線或處于其間的任何位置。觸發反應的熱源可以是外部的或內置的，并且可以由材料的使用者或穿戴者控制。

“控制材料的溫度可以通過許多方式進行，”拉赫馬尼告訴我們，“例如，使用可以加熱材料表面的附加激光束，或者使用嵌入基板內的微型加熱器，后者非常類似于汽車后擋風玻璃上用來除霧的一系列平行的電阻絲。我們的發明可以使用類似的布置將溫度控制限制在精確的位置上。

雖然這種材料可以抵抗紅外和紫外輻射，但它不能保證宇航員不會受到高能量粒子的影響，但是，現有的太空服也做不到。ANU的研究人員表示，將增加該材料對有害輻射的“阻力閾值”，如果調整為與其他波長的光線共同作用，它也可以在其他更多的本土領域進行應用。

“例如，您可以根據需要設置一個可以在浴室中變成鏡子的窗戶，或者在不同季節控制通過房屋窗戶的光線數量。”該項目的聯合研究員Andrey Miroshnichenko在一份聲明中說道。

這項研究已經發表在期刊Advanced Functional Materials上。

?原文鏈接：New nanomaterial might make for radiation-reflecting spacesuits

文獻鏈接：Reversible Thermal Tuning of All-Dielectric Metasurfaces

本文由材料人編輯部黃亞編譯，點我加入材料人編輯部。

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