[發明專利]一種多材料可控輻射屏蔽宇航服組件增材制造方法

有效

• 申請號: 202010626022.4
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111844758B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 曹毅;郝冠哲;賀健康;吳垠;王宇濤;李滌塵
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B29C64/386
• 分類號: B29C64/386;D01D5/00;B64G6/00;B33Y50/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賀建斌

1.一種多材料可控輻射屏蔽宇航服組件增材制造方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：根據輻射要求，選取材料，材料分為基體材料和功能材料；基體材料為具有耐輻照性、高耐溫性、高強度的聚合物材料；功能材料為具有隔熱、輻射屏蔽作用的功能材料；將基體材料和功能材料按照所需的比例均勻混合制備成打印用的專用材料；

步驟二：根據宇航員身體構造、屏蔽部位的不同，設計具有多層級或者多區域的結構，以適應宇航員的生物學特征差異，同時根據被保護身體部位的需求，設計具有不同材料組分比例、密度的各部位屏蔽組件結構；

步驟三：在計算機中對步驟二的各部位屏蔽組件結構進行切片處理得到離散化數據，然后進行打印路徑的規劃，再將步驟一中制備的專用材料送入3D打印設備中，打印出符合宇航服各部位的輻射屏蔽部件，使其符合宇航員的人體特征尺寸和功能設計要求；

步驟四：根據宇航員活動靈敏性和舒適性的需要，通過靜電紡絲工藝噴射出微納米尺度的連續纖維，使其附著在步驟三打印的輻射屏蔽部件的之間，形成柔性的輻射屏蔽纖維層，輻射屏蔽纖維層將各個部位的輻射屏蔽部件連接起來形成柔性一體化的輻射屏蔽宇航服組件；

所述的步驟四中柔性一體化的輻射屏蔽宇航服組件包括腿部屏蔽組件(7)、手臂屏蔽組件(8)、胸/背部屏蔽組件(11)和頭部屏蔽組件(13)，腿部屏蔽組件(7)的膝蓋處內打印有腿部屏蔽紡絲層(6)，手臂屏蔽組件(8)的肘部處打印有手臂屏蔽纖維層(9)，手臂屏蔽組件(8)和胸/背部屏蔽組件(11)之間的肩部處打印有肩部屏蔽紡絲層(10)，腿部屏蔽組件(7)和胸/背部屏蔽組件(11)之間的腰部處打印有腰部屏蔽纖維層(14)，胸/背部屏蔽組件(11)和頭部屏蔽組件(13)之間的頸部處打印有頸部屏蔽紡絲層(12)；

所述的步驟四中連續纖維的材料為聚乙烯或聚酰亞胺的復合材料；

所述的步驟四中靜電紡絲工藝參數為：施加電壓10-15kV，接收距離為10-30cm，材料擠出速率為5-1000ul/h。

2.根據權利要求1所述的一種多材料可控輻射屏蔽宇航服組件增材制造方法，其特征在于：所述的步驟四中根據具體需要控制靜電紡絲技術參數，進而控制輻射屏蔽纖維層的致密程度和厚度，提升宇航員動作的靈活性和宇航服的舒適性。