【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航天舱体复合材料，尤其涉及自修复抗菌航天舱体复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、随着人类探索宇宙的脚步不断深入，航天器舱体材料面临着前所未有的挑战。在漫长的太空任务中，舱体不仅需要抵御极端温度变化、高能辐射和微陨石撞击等外部威胁，还必须应对内部微生物污染带来的潜在风险。传统的航天舱体材料虽然在力学性能和抗辐射方面表现出色，但在长期抗菌和自修复能力上仍存在明显不足。
2、现有技术中，一些研究者尝试将抗菌剂直接添加到复合材料中，或在材料表面涂覆抗菌涂层。然而，这些方法往往存在抗菌效果衰减快、持久性差等问题。另一方面，一些自修复材料虽然在地面应用中表现良好，但在航天环境下的稳定性和可靠性仍有待验证。此外，将抗菌和自修复功能有机结合的尝试更是少之又少，更不用说在航天领域的应用了。
技术实现思路
1、本专利技术的自修复抗菌航天舱体复合材料正是针对上述问题而设计的。通过巧妙结合纳米氧化锌、铜基金属有机框架和含硫微胶囊等功能性组分，本专利技术实现了抗菌性能和自修复能力的协同增强。
2、本专利技术的目的在于提供热自修复抗菌航天舱体复合材料，所述复合材料包括以下重量份的组分：
3、环氧树脂基体100份；
4、纳米氧化锌0.5-5份；
5、铜基金属有机框架1-10份；
6、含硫微胶囊3-15份；
7、固化剂30-40份；
8、愈合剂5-20份。
9、作为优选，所述环氧树脂基体为双
10、作为优选，所述纳米氧化锌的粒径为20-30nm，比表面积为30-50m2/g。
11、作为优选，所述铜基金属有机框架为hkust-1，比表面积为1500-2100m2/g，孔径为0.9nm。
12、作为优选，所述含硫微胶囊包括聚甲基丙烯酸甲酯壳材和二硫化四乙基秋兰姆核材。
13、作为优选，所述固化剂为三乙烯四胺，其胺值为440-460mg koh/g。
14、作为优选，所述愈合剂为异氰尿酸三缩水甘油酯，其环氧当量为100-108g/eq。
15、所述的自修复抗菌航天舱体复合材料的制备方法，包括以下步骤：
16、(1)首先，将环氧树脂基体在60-70℃加热，搅拌速度为300-400rpm；
17、(2)其次，缓慢加入纳米氧化锌，搅拌分散30-60分钟；
18、(3)然后，加入铜基金属有机框架，继续搅拌分散30-60分钟；
19、(4)再次，加入愈合剂，搅拌均匀15-30分钟；
20、(5)接着，加入含硫微胶囊，轻度搅拌10-15分钟，搅拌速度为100-200rpm；
21、(6)随后，在70-80℃下真空脱泡15-30分钟；
22、(7)继而，冷却至50-60℃，加入固化剂，快速搅拌3-5分钟，搅拌速度为400-500rpm；
23、(8)最后，将混合物倒入预热的模具中，在80-100℃下固化2-4小时，然后在120-140℃下后固化2-4小时，自然冷却至室温，脱模得到复合材料。
24、作为优选，所述方法还包括制备铜基金属有机框架的步骤：
25、(1)首先，将1.0-1.2mol/l的cu(no3)2·3h2o水溶液与0.5-0.6mol/l的1,3,5-苯三甲酸乙醇溶液按1:1体积比混合；
26、(2)其次，在60-70℃下搅拌反应8-12小时；
27、(3)然后，将反应产物冷却至室温，通过离心分离收集沉淀，离心速度为3000-4000rpm，时间为10-15分钟；
28、(4)再次，用乙醇和去离子水各洗涤3次；
29、(5)最后，在80-90℃真空干燥12-24小时。
30、作为优选，所述方法还包括制备含硫微胶囊的步骤：
31、(1)首先，将5-10wt％的聚甲基丙烯酸甲酯溶于二氯甲烷中，形成油相；
32、(2)其次，将二硫化四乙基秋兰姆以10-20wt％的浓度溶于油相中；
33、(3)然后，将1-3wt％的聚乙烯醇溶于去离子水中，形成水相；
34、(4)再次，在500-800rpm搅拌下，将油相以2-5ml/min的速率缓慢滴加到水相中，形成o/w乳液；
35、(5)接着，在室温下持续搅拌6-8小时，使溶剂挥发，形成微胶囊；
36、(6)随后，通过离心收集微胶囊，离心速度为2000-3000rpm，时间为5-10分钟；
37、(7)最后，用去离子水洗涤3次，在40-50℃真空干燥12-24小时。。
38、从分子层面来看，纳米氧化锌在光照条件下可产生光生电子-空穴对，进而生成超氧自由基(·o2-)和羟基自由基(·oh)。这些活性自由基能够有效破坏细菌细胞膜，实现持续的光催化抗菌作用。同时，铜基金属有机框架(cu-mof)的多孔结构不仅可以吸附和富集细菌，还能通过可控释放cu2+离子实现定向杀菌。cu2+离子可以与细菌细胞膜上的蛋白质结合，破坏膜完整性，或进入细胞内干扰酶的活性中心。
39、更为创新的是，本专利技术中的含硫微胶囊在材料受损时会破裂，释放出含硫化合物(如二硫化四乙基秋兰姆)。这些化合物中的s-s键断裂形成高活性的硫自由基，随后与预先分散在基体中的异氰尿酸三缩水甘油酯(tgic)发生反应，形成新的共价键，从而实现材料的快速自修复。
40、这种多重功能的协同设计不仅解决了传统抗菌材料效果衰减快的问题，还通过自修复功能极大地延长了材料的使用寿命。更重要的是，本专利技术在模拟航天环境下展现出优异的稳定性，这可能源于各功能组分之间形成了独特的保护性网络结构，相互抑制了在极端环境下的劣化过程。
41、本专利技术的有益效果远超预期。首先，纳米zno和cu-mof的协同作用不仅提供了持续的广谱抗菌能力，还意外地增强了材料的紫外线防护性能，这在充满高能辐射的太空环境中尤为重要。其次，自修复过程中释放的含硫化合物不仅修复了裂纹，还与cu-mof产生了二次配位作用，形成了一个动态自适应的抗菌网络，进一步提升了材料的长期抗菌性能。再者，虽然添加多种功能性组分可能影响材料的初始力学性能，但自修复功能的存在使得材料在长期使用中保持了较高的力学性能稳定性，这对于承受持续应力的航天舱体至关重要。
42、总的来说，本专利技术通过多组分的精妙配合，在分子和原子层面上实现了抗菌性能、自修复能力和环境稳定性的多重优化。这不仅为航天舱体材料的设计提供了新的思路，还可能在地面的医疗设备、食品包装、海洋工程等领域找到广泛应用，有潜力成为新一代智能防护材料的基础。
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1.自修复抗菌航天舱体复合材料，其特征在于，所述复合材料包括以下重量份的组分：
2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述环氧树脂基体为双酚A型环氧树脂，其环氧当量为185-192g/eq。
3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述纳米氧化锌的粒径为20-30nm，比表面积为30-50m2/g。
4.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述铜基金属有机框架为HKUST-1，比表面积为1500-2100m2/g，孔径为0.9nm。
5.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述含硫微胶囊包括聚甲基丙烯酸甲酯壳材和二硫化四乙基秋兰姆核材。
6.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述固化剂为三乙烯四胺，其胺值为440-460mg KOH/g。
7.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述愈合剂为异氰尿酸三缩水甘油酯，其环氧当量为100-108g/eq。
8.如权利要求1-7任一项所述的自修复抗菌航天舱体复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述方法还包括制备含硫微胶囊的步骤：
...【技术特征摘要】
1.自修复抗菌航天舱体复合材料，其特征在于，所述复合材料包括以下重量份的组分：
2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述环氧树脂基体为双酚a型环氧树脂，其环氧当量为185-192g/eq。
3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述纳米氧化锌的粒径为20-30nm，比表面积为30-50m2/g。
4.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述铜基金属有机框架为hkust-1，比表面积为1500-2100m2/g，孔径为0.9nm。
5.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述含硫微胶囊包括聚甲基丙烯酸甲酯壳材...
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