新型纳米材料助力反辐射太空服

材料牛注：对于太空旅行者来说，一个很大的威胁就是辐射，宇宙飞船固然可以保护宇航员不受到辐射的危害，但是其体积庞大，不适合对移动性和轻量化要求很高的太空。澳大利亚国立大学的研究人员开发了一种新的纳米材料，可以抵抗红外和紫外的侵害，让我们一起来看看它的作用机理吧！

虽然人类从来没有真正打算在太空中生活，但这并未阻止我们进行尝试。失重固然会对人体造成很大的伤害，但暴露在辐射之中却会使宇航员得癌症和其他疾病的风险增加。澳大利亚国立大学（ANU）的一个团队开发了一种新的纳米材料，可以通过动态反射有害辐射的薄膜来保护空间旅客。

在地球磁层的安全气泡之外，来自太阳和更远光源的辐射会产生严重的破坏。宇宙飞船，航天器和仪器都具有较强的屏蔽层，可以保护人体和物件免受红外线和紫外线的伤害，但这些材料通常体积庞大。这在移动性和轻量化至关重要的太空中很不理想。

ANU研发的这种纳米材料可以在很小的厚度上执行相同的功能。其表面由纳米颗粒组成，可根据需要反射某些波长的光，在上述情况下即红外线和紫外线。更棒的是，材料的不同层可以选择性地允许或防止光线通过，并且用户在飞行中可以通过改变温度进行调控。通过加热或冷却材料，纳米颗粒随着其膨胀或收缩而改变折射的多少。

“我们这项研究的重要因素是，通过改变纳米颗粒的温度，改变它们的折射率，从而导致纳米颗粒的光学性质变化，”首席研究员Mohsen Rahmani告诉New Atlas，“通过计算这些光学性能的变化，我们成功设计和制造了谐振纳米粒子，它们在改变光学性能前后可以起不同的作用，因此可以根据需要对它们与光的相互作用进行控制和设计。

这不仅仅是简单地开启或关闭折射。Rahmani表示，单个纳米粒子能够在滑动范围内运行，可以完全透射光线，完全反射光线或处于其间的任何位置。触发反应的热源可以是外部的或内置的，并且可以由材料的使用者或穿戴者控制。

“控制材料的温度可以通过许多方式进行，”拉赫马尼告诉我们，“例如，使用可以加热材料表面的附加激光束，或者使用嵌入基板内的微型加热器，后者非常类似于汽车后挡风玻璃上用来除雾的一系列平行的电阻丝。我们的发明可以使用类似的布置将温度控制限制在精确的位置上。

虽然这种材料可以抵抗红外和紫外辐射，但它不能保证宇航员不会受到高能量粒子的影响，但是，现有的太空服也做不到。ANU的研究人员表示，将增加该材料对有害辐射的“阻力阈值”，如果调整为与其他波长的光线共同作用，它也可以在其他更多的本土领域进行应用。

“例如，您可以根据需要设置一个可以在浴室中变成镜子的窗户，或者在不同季节控制通过房屋窗户的光线数量。”该项目的联合研究员Andrey Miroshnichenko在一份声明中说道。

这项研究已经发表在期刊Advanced Functional Materials上。

 原文链接：New nanomaterial might make for radiation-reflecting spacesuits

文献链接：Reversible Thermal Tuning of All-Dielectric Metasurfaces

本文由材料人编辑部黄亚编译，点我加入材料人编辑部。

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