宫 敏， 许龙龙， 王佳平， 高建义， 高 健， 林 祥， 王东瑞∗

(1.北京科技大学化学与生物工程学院， 北京 100083； 2.中国航天员科研训练中心， 北京 100094)

1 引言

高能粒子辐射是人类空间探索尤其是深空探索的重要障碍之一。 地球上平均辐射剂量约为2～3 mSv/y，进行太空任务时，航天员、航天器会遭受最高剂量达360 mSv/y 的高能辐射[1－2]。 引起空间辐射的高能粒子包括带电粒子(电子、质子、重离子等)和中性粒子(中子、中微子)，其中中子辐射危害最大。 在ISS 乘员舱内，中子辐照剂量约为10 μSv/day，其中能量大于15 MeV 的快中子占比约40%～50%[3－4]。 中子呈电中性，在穿过物质时，与物质的原子核发生相互作用，穿透力很强。 大剂量中子辐射可造成DNA 损伤、染色体畸变、细胞凋亡等，也可使关键器官遭到严重损伤，引起白内障、肿瘤等，甚至导致死亡[5－6]。 另外，高能中子可造成电子设备功能异常、数据错误和丢失、死机、甚至电路烧毁等影响航天器的安全运行[7]。 因此，发展高性能中子屏蔽材料对载人航天意义重大。

聚乙烯(Polyethylene， PE)的氢元素含量高，具有良好的中子屏蔽能力，作为载人航天器的中子内屏蔽材料，可简化屏蔽结构、减小屏蔽体积和质量[8－9]。 针对发展高性能的PE 基轻质中子屏蔽材料，国内外开展了大量研究工作。 Kim 等[10]利用球磨法制备了纳米级碳化硼、氮化硼，并与高密度PE 熔融共混制备了复合材料，发现所得纳米复合材料较微米级填料复合得到的材料力学性能明显增强，拉伸强度可提高20%左右，对热中子的屏蔽效率也有所提高，含3 wt% 氮化硼的纳米复合材料较微米复合材料中子屏蔽效率可提高10%左右；……