挑战

太空是一个高风险的辐射环境

航天器和居住舱持续暴露于多种形式的辐射中：

太阳粒子事件 (SPE)：来自太阳的强烈高能粒子爆发

银河宇宙射线 (GCR)：来自太阳系外的持续高能辐射

二次辐射：辐射与航天器材料和行星表面相互作用时产生的有害中子和伽马射线

与地球不同，深空没有天然的屏蔽层。传统材料不足以完全降低长期暴露的风险。

为什么这很重要

辐射限制了太空探索的未来

高能辐射暴露会导致：

宇航员长期患癌风险增加

敏感电子设备和生命维持系统性能下降

航天器和地表栖息地可靠性降低

由于屏蔽要求，任务成本和复杂性增加

特别是银河宇宙射线（GCR），其穿透力极强，仍然是最难缓解的空间辐射源之一。

我们的解决方案

用于多功能空间防护的纳米工程材料

我们先进的纳米添加剂系统专为下一代航空航天应用而设计，将多种关键功能集成于单一材料平台：

辐射衰减：降低一次和二次辐射暴露

轻量化设计：降低结构质量，从而提高燃料效率和任务航程

机械增强：增强在发射、太空和着陆应力下的耐久性

热稳定性：抵抗太空环境中的极端温度波动

这些材料旨在集成到航天器结构、居住舱、宇航服和行星探测系统中。

为下一代太空基础设施而建

我们的技术支持前往月球、火星和深空的长期任务，使系统更轻便、更安全、更具韧性，能够在极端辐射环境下运行。

CERAM QUANT-EXPLORE™

角色：用于增强空间环境适应性的集成量子材料系统

目标应用：

深空探测航天器

月球和火星表面系统

卫星和轨道基础设施

辐射敏感有效载荷架构

功能：提供系统级量子材料集成，旨在应对任务生命周期内耦合的辐射、热和环境应力。

系统级值

NANOARC 的空间事业部在整个产品组合中实现了以下目标：

• 通过量子材料集成，减少对整体式屏蔽架构的依赖

• 提升在混合辐射环境下的性能

• 增强长期结构和表面稳定性

• 通过功能材料的高效利用降低系统质量

• 针对轨道、月球、火星和深空环境进行应用特定的调整

CERAM QUANT-NEUTRON™

用于先进航空航天系统的1D纳米结构辐射屏蔽添加剂

CERAM QUANT-NEUTRON™ 是一种先进的无配体一维纳米结构材料，专为航空航天、太空探索和极端环境系统中的轻质辐射屏蔽应用而设计。

该材料以白色至乳白色纳米粉末的形式供应，由高长径比的纳米结构组成，平均直径约为 4 nm，平均长度约为 500 nm。其精心设计的一维形貌使其能够高效地进行低剂量功能集成，增强与基体的相互作用，并改善在先进复合材料体系中的分散性。

专为轻量化辐射防护而设计

太空环境使飞行器、居住舱和关键系统暴露于持续的高能辐射和由粒子与结构材料相互作用产生的二次中子通量之下。

CERAM QUANT-NEUTRON™ 旨在通过以下方式支持下一代多功能屏蔽架构：

• 高效低添加量集成到涂料和复合材料中

• 无配体表面增强了分散性和界面相互作用

• 与传统微米级填料相比，减少了添加剂用量

• 为质量敏感型航空航天系统提供轻质屏蔽支撑

性能优势

• 与传统屏蔽结构相比，屏蔽层质量最多可减少 45%

• 与传统陶瓷填料体系相比，添加剂用量最多可降低 30%–60%

• 在先进复合材料基体中分散效率最多可提高 20%–35%

• 高长径比纳米级结构，可改善功能分布

• 与轻质多功能材料体系具有更强的兼容性

推荐应用领域

涂层

典型添加量范围：0.5–3 wt%

结构复合材料

典型添加量范围：1–8 wt%

材料规格

• 形貌：一维纳米结构

• 平均尺寸：直径约 4 nm × 长度约 500 nm

• 表面状态：无配体

• 外观：白色至乳白色纳米粉末

• 形态：干燥可分散纳米材料

应用领域

• 航天器和卫星屏蔽系统

• 航空航天结构复合材料

• 抗辐射涂层

• 居住舱和探测系统

• 电子防护架构

• 多功能轻型屏蔽系统

专为未来空间系统而设计

CERAM QUANT-NEUTRON™ 通过先进的纳米级工程技术，实现了轻量化、高效率的辐射屏蔽，从而支持在极端航空航天和太空环境中更安全、更高效的运行。

CERAM QUANT-GAMMA™

用于先进光子辐射屏蔽的无配体纳米结构添加剂

CERAM QUANT-GAMMA™ 是一种高性能无配体纳米结构添加剂，专为先进航空航天系统中轻量化的伽马射线和 X 射线衰减而设计。

CERAM QUANT-GAMMA™ 由超细 ~10 nm 纳米颗粒组成，可高效集成到涂层、聚合物、陶瓷和多功能复合材料结构中，而传统的重金属屏蔽方案会造成过大的质量和结构缺陷。

专为太空辐射环境而设计

深空任务会使航天器、舱室和电子系统暴露于持续电离辐射中，包括由高能粒子与结构材料相互作用产生的二次伽马射线和X射线辐射。

CERAM QUANT-GAMMA™ 经过优化，可通过以下方式减轻这些基于光子的辐射效应：

• 高效伽马射线和X射线衰减

• 轻量化替代传统金属屏蔽系统

• 在先进基体中均匀分散纳米级材料

• 低剂量功能集成到航空航天材料中

性能优势

• 与传统金属屏蔽系统相比，局部屏蔽质量最多可减少 40%–60%

• 与微米级填料系统相比，屏蔽层厚度最多可减少 20%–50%

• 由于纳米级分散效率，添加剂用量最多可降低 15%–40%

• 与传统颗粒系统相比，衰减效率最多可提高 10%–30%

• 涂层均匀性增强，并可集成多种功能复合材料

无配体纳米粒子表面能够改善界面相互作用，并在聚合物和混合材料体系中实现更高效的分散。

空间系统最佳应用

CERAM QUANT-GAMMA™ 最适用于局部高性能光子屏蔽应用，包括：

卫星电子设备保护系统

传感器和仪器屏蔽

航天器内部辐射屏障层

居住舱电子设备舱

耐辐射航空航天涂层

轻质多功能屏蔽复合材料

该材料在多层屏蔽结构中尤为有效，在这些结构中，伽马射线和X射线衰减必须与严格的有效载荷质量限制相平衡。

推荐集成

涂层

典型添加量范围：1–5 wt%

结构及功能复合材料

典型添加量范围：3–12 wt%

材料规格

粒径：约10纳米纳米颗粒

表面状态：无配体

外观：淡黄色至黄色纳米粉末

形态：干燥可分散纳米粉末

专为下一代航空航天屏蔽而设计

CERAM QUANT-GAMMA™ 为先进的航空航天系统提供轻巧、高效的光子辐射屏蔽，支持在极端辐射环境下更安全、更轻便、更具韧性的运行。

CERAM QUANT-SHIELD™

适用于极端航空航天环境的高级表面保护添加剂

CERAM QUANT-SHIELD™ 是一种高性能、无配体的先进添加剂，专为航空航天系统的表面保护、环境稳定和多功能涂层增强而设计。

该材料为白色粉末，由原子级薄、高纵横比的结构组成，横向尺寸可达~2 µm，比表面积约为65 m²/g。这种结构使其在先进涂层和复合材料体系中具有卓越的界面接触性、均匀分散性和高效的低添加量性能。

专为太空环境耐久性而设计

航天器和居住舱表面持续暴露于紫外线辐射、原子氧、热循环以及辐射引起的表面退化机制，这些因素会随着时间的推移逐渐降低材料性能。

CERAM QUANT-SHIELD™ 旨在通过以下方式提高表面的长期耐久性：

• 增强对紫外线驱动材料分解的抵抗力

• 提高涂层在太空老化条件下的耐久性

• 增强聚合物和混合复合材料表面在辐射下的稳定性

• 增强阻隔性能，防止环境降解

结构优势

该材料具有原子级薄、高纵横比的结构和高表面积，使其能够：

在涂层和聚合物体系中实现卓越的分散性

在极低的添加量下即可实现高界面接触效率

形成连续的保护性表面网络

随着时间的推移，减少微裂纹并提高涂层完整性

在薄膜应用中增强阻隔均匀性

这些特性支持高效性能，而无需高浓度的添加剂。

推荐集成

涂层

典型添加量范围：0.5–3 wt%

适用于航天器外部表面、居住舱蒙皮和防护涂层

结构与功能复合材料

典型添加量范围：1–6 wt%

适用于需要环境稳定性的多功能航空航天复合材料

性能优势（预计系统级增益）

当以适当的方式分散在航空航天级基体中时，CERAM QUANT-SHIELD™ 可实现以下性能：

• 紫外线降解抗性提升高达 30-45%

• 涂层在太空环境下的使用寿命延长高达 20-35%

• 表面微裂纹和疲劳失效减少高达 15-30%

• 分散效率较传统颗粒添加剂提升高达 20-40%

• 阻隔均匀性和表面覆盖率提升高达 25-40%

功能性力量概况

CERAM QUANT-SHIELD™ 针对以下应用进行了优化：

航天器外表面保护

抗紫外线和太阳辐射

轨道和行星环境下的环境稳定性

热循环和真空环境下的涂层耐久性

聚合物和复合材料表面增强

它旨在作为集成式航空航天屏蔽结构中的主要外层保护添加剂。

多层空间系统的集成

CERAM QUANT-SHIELD™ 在先进屏蔽系统中作为最外层功能层表现最佳：

外层：环境和紫外线防护（CERAM QUANT-SHIELD™）

中间层：辐射衰减系统

内层：二级辐射防护层

结构芯：轻质承重复合材料

这种结构能够保护更深层的屏蔽层免受性能退化，从而提高整个系统的使用寿命和性能稳定性。

专为下一代航空航天表面设计

CERAM QUANT-SHIELD™ 为航天器、栖息地和航空航天结构提供轻质、长寿命的表面保护，增强了在极端太空条件下的运行耐久性和环境抵抗力，同时保持最小的质量影响。

CERAM QUANT-PROTECT™

用于极端航空航天环境的先进纳米级结构稳定添加剂

CERAM QUANT-PROTECT™ 是一种高性能无配体白色纳米粉末，专为先进航空航天系统的结构稳定性、抗热冲击性和长期耐久性增强而设计。该材料由平均直径约为 10 nm、比表面积约为 90 m²/g 的均匀纳米颗粒组成，可在涂层和复合材料结构中实现高效的界面相互作用和低添加量的增强效果。

专为极端太空条件而设计

航天器和居住舱系统会受到严苛的热循环、真空环境、辐射引起的材料疲劳以及机械应力的影响。这些因素的综合作用通常会导致微裂纹、层间分层以及表面和结构材料随时间推移而逐渐退化。

CERAM QUANT-PROTECT™ 旨在增强纳米级结构稳定性，并提高材料在这些严苛条件下的长期耐久性。

核心功能优势

• 增强抗热循环和抗热冲击性能

• 有效抑制微裂纹萌生和扩展

• 提高聚合物和复合涂层的结构完整性

• 增强机械和环境应力下多层界面稳定性

• 延长航空航天表面系统的使用寿命

高比表面积和纳米级尺寸使得材料能够与基体形成致密的界面接触，从而促进有效的应力分布和提高机械内聚力。

推荐集成

涂层

典型添加量范围：1–4 wt%

针对航天器外部涂层和环境阻隔层进行了优化

结构与功能复合材料

典型添加量范围：2–8 wt%

适用于轻质航空航天结构和防护复合材料蒙皮

这些低添加量要求得益于其高比表面积和高效的纳米级增强性能。

性能优势

当以适当的方式分散在航空航天级基质中时，CERAM QUANT-PROTECT™ 可实现以下性能：

• 热循环性能提升高达 30%–60%

• 微裂纹形成率降低高达 25%–50%

• 涂层疲劳寿命提升高达 20%–40%

• 层间粘合稳定性提升高达 15%–35%

• 与传统微米级陶瓷添加剂相比，分散效率提升高达 20%–45%

在空间系统中发挥功能作用

CERAM QUANT-PROTECT™ 是一种结构耐久性和使用寿命延长添加剂，旨在确保暴露于极端运行环境下的航空航天材料的长期机械稳定性。

它在以下方面尤其有效：

• 降低涂层在反复热循环下的劣化

• 增强多层航空航天屏蔽结构

• 提高真空和辐射环境下的长期表面稳定性

• 增强复合材料结构系统的抗疲劳性能

系统集成角色

CERAM QUANT-PROTECT™ 在先进的多功能航空航天材料系统中发挥结构稳定层的作用，支持周围功能屏蔽层的长期性能和完整性。

专为长时间航空航天任务而设计

CERAM QUANT-PROTECT™ 可实现轻质、高耐久性材料系统，能够在极端太空条件下（包括热循环、真空和辐射驱动的材料应力）长时间暴露下保持结构完整性和性能稳定性。

CERAM QUANT-EXPLORE™

集成式多层辐射与极端环境防护系统

CERAM QUANT-EXPLORE™ 是一种模块化工程添加剂系统，旨在为在深空和行星环境中运行的航天器、行星栖息地和高可靠性航空航天电子设备提供全面保护。

该系统采用可调多功能混合结构，能够有效缓解太阳粒子事件、银河宇宙辐射、辐射带陷阱和二次辐射级联的影响，同时还能抵抗紫外线照射、原子氧侵蚀、热循环和长期材料疲劳。

CERAM QUANT-EXPLORE™ 并非依赖单一材料，而是采用分层性能系统设计，其中每个功能组件都针对特定的环境应力因素。

系统选项

1. 深空探索混合轨道（以银河宇宙射线和太阳质子事件为主）

推荐用途：星际飞船、载人舱、火星运输飞船

成分（按重量计）

• 45–60% 初级辐射慢化基质

• 15–25% 中子衰减阶段 (CERAM QUANT-NEUTRON™)

• 10–15% 光子衰减阶段 (CERAM QUANT-GAMMA™)

• 5–10% 结构稳定阶段 (CERAM QUANT-PROTECT™)

• 3–8% 环境表面防护阶段 (CERAM QUANT-SHIELD™)

目标结果

• 降低高能粒子穿透力

• 抑制二次中子和光子级联

• 提高长期结构韧性

2. 地球轨道辐射带混合（低地球轨道/中地球轨道系统）

推荐用途：卫星、空间站、轨道基础设施

成分（按重量计）

• 35–50% 初级辐射减速基质

• 10–20% 光子衰减阶段 (CERAM QUANT-GAMMA™)

• 10–15% 中子衰减阶段 (CERAM QUANT-NEUTRON™)

• 10–20% 结构稳定阶段 (CERAM QUANT-PROTECT™)

• 5–15% 环境表面防护阶段 (CERAM QUANT-SHIELD™)

目标结果

• 减少俘获电子和质子辐射效应

• 减轻轫致辐射产生的二次光子

• 提高涂层和电子器件在轨寿命

3. 行星表面探测混合方案（月球/火星）

推荐用途：栖息地、地表庇护所、与风化层融合的结构

成分（按重量计）

• 40–55% 初级辐射慢化基质

• 15–25% 中子衰减阶段 (CERAM QUANT-NEUTRON™)

• 10–15% 结构稳定阶段 (CERAM QUANT-PROTECT™)

• 5–10% 光子衰减阶段 (CERAM QUANT-GAMMA™)

• 5–15% 环境表面防护阶段 (CERAM QUANT-SHIELD™)

目标结果

降低行星表面的二次中子反照率

稳定极端热循环条件下的结构

增强对紫外线和表面环境退化的抵抗力

4. 高灵敏度电子保护混合物

推荐用途：航空电子设备、探测器、传感器、科学载荷

成分（按重量计）

30–45% 初级辐射慢化基质

20–30% 光子衰减相（CERAM QUANT-GAMMA™）

10–20% 结构稳定相（CERAM QUANT-PROTECT™）

5–10% 中子衰减相（CERAM QUANT-NEUTRON™）

5–10% 环境表面防护相（CERAM QUANT-SHIELD™）

目标结果

• 降低辐射引起的信号噪声

• 提高探测器稳定性和校准保持性

紧凑型系统中增强的屏蔽均匀性

功能系统角色

• 初级辐射慢化基质：降低高能粒子穿透（银河宇宙射线和太阳质子事件）

• CERAM QUANT-NEUTRON™：抑制二次中子俘获和级联

• CERAM QUANT-GAMMA™：衰减光子（伽马射线/X射线）和控制轫致辐射

• CERAM QUANT-PROTECT™：在热循环和辐射损伤下保持结构完整性

• CERAM QUANT-SHIELD™：抗紫外线和环境表面稳定性

系统架构原则

CERAM QUANT-EXPLORE™ 是一款分级多功能屏蔽系统，旨在：减缓入射高能粒子的速度 → 吸收二次辐射 → 防止结构退化 → 维持系统长期完整性

绩效结果

正确集成后，CERAM QUANT-EXPLORE™ 可实现以下功能：

• 降低深空环境中的累积辐射暴露量

• 更好地抑制二次中子和光子级联

• 延长航天器结构和涂层的使用寿命

• 增强电子设备和传感器系统的稳定性

• 与传统的整体式屏蔽方法相比，系统质量更低

专为下一代太空任务而设计

CERAM QUANT-EXPLORE™ 为长期探索任务提供统一的材料架构，使航天器和居住系统能够在地球轨道、月球、火星和深空环境中运行，从而实现更安全、更轻便、更耐用的性能。