氮化硼納米管（BNNTs）因其輕量、高強和出色中子屏蔽能力，正成為下一代太空輻射防護材料的有力競爭者。然而，傳統BNNT產品因制造限制多為薄而脆的片狀，阻礙了其實際應用。

韓國科學技術研究院（KIST）和韓國高等科學技術研究院（KAIST）的聯合研究團隊，近期成功開發出一種高密度、柔性氮化硼納米管（BNNTs）薄膜。該研究已發表在《Advanced Functional Materials》期刊上，這一突破性材料的密度和中子屏蔽性能遠超傳統材料，并在與 NASA的聯合模擬中證實了其優于鋁的輻射屏蔽效率，有望成為未來長期深空探索的關鍵輻射防護材料。

基于BNNT液晶的薄膜在相同質量厚度下展現出比鋁更高效的太空輻射屏蔽性能

太空輻射挑戰與傳統材料的局限

高能宇宙輻射對宇航員的細胞和DNA構成嚴重威脅，是導致癌癥的主要原因。尤其是在行星表面產生的次級中子，其危害性可高出其他輻射類型20倍。目前最常用的屏蔽材料鋁，在一定厚度以下會產生額外的次級中子，存在固有缺陷。BNNTs直徑極細，約為5nm，即人類頭發厚度的1/20000，使其非常輕巧，并具有優異的熱中子吸收能力，但其應用一直受限于工藝。

制造工藝突破：高密度柔性BN薄膜問世

研究團隊的關鍵技術在于：利用肥皂中常見的表面活性劑（十二烷基苯磺酸），使BNNTs能夠穩定地分散在水中，避免團聚。通過這種方法，團隊成功制備出高濃度BNNT液晶，其中納米管鏈自然地沿一個方向排列。隨后，利用這種BNNT液晶，團隊成功制備出同時具備高排列度和高密度的BNNT薄膜。這種新的防護罩材料不僅堅固、導熱效率高，還能有效阻擋宇宙輻射。

左圖所示的傳統BNNT薄膜（由隨機排列的BNNT制成）密度較低，導致薄膜易碎。相比之下，右圖所示的新型BNNT液晶基薄膜中，納米管呈有序排列，密度更高，從而能夠制備出柔韌耐用的薄膜。

最終制成的BNNT薄膜展現出顯著的性能提升：

·密度比傳統脆性BNNT片材高出三倍以上；

·中子屏蔽性能提高了約3.7倍；

·同時，薄膜具有柔韌性和高強度，使其適用于各種結構系統。

與NASA的聯合模擬結果顯示，在相同質量厚度下，BNNT薄膜的輻射屏蔽效率比鋁高出約15%。這意味著當應用合適的厚度時，該BNNT薄膜能為月球宇航員提供與國際空間站相當的安全級別的輻射防護，未來有望應用于輕型航天器屏蔽結構、月球和火星基地防護屏障以及高性能宇航服材料。

粉體圈編譯