CN109903871A - 一种基于石墨烯纳米材料的高性能核辐射屏蔽装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于石墨烯纳米材料的高性能核辐射屏蔽装置，包括服装本体、耐磨防辐射多层石墨烯纳米复合材料的鞋底、防辐射袜、柔性防辐射石墨烯纳米复合材料的手套、腕部柔性防辐射石墨烯纳米复合材料和面部防辐射多层石墨烯纳米复合材料；本发明还公开了一种基于石墨烯纳米材料的高性能核辐射屏蔽装置的屏蔽方法；利用石墨烯及其各类功能化纳米复合材料在核辐射屏蔽领域的优异特性，充分考虑不同核辐射源的特点，以开发新型高性能核辐射屏蔽技术及相关屏蔽服饰，可较好地屏蔽ɑ、β、γ、X射线及放射性核素，并能较好地慢化、吸收中子辐射；适用于核电站，核辐射站，核原料生产厂，核乏燃料处理站、外太空、外星球应用场景。

Description

一种基于石墨烯纳米材料的高性能核辐射屏蔽装置及方法

技术领域

本发明属于核辐射屏蔽技术领域，具体涉及一种基于石墨烯纳米材料的高性能核辐射屏蔽装置及方法。

背景技术

核辐射防护材料的开发与应用，是民用健康防护工作的一大重点，也是核能开发、军事防护领域的重要组成部分。近年来，围绕核能和各类射线应用而展开的各种基础研究或工业应用很多(如核电站)，对个人核辐射屏蔽防护提出了更高要求。在航天领域，各种探月以及火星、土卫二其它星球探索、登月航天探测器，宇航员舱内服及太空行走舱外服均需要进行高效的射线防护。很有必要开发一类轻便、高效的核辐射屏蔽服饰及相关屏蔽技术。

核辐射主要是α、β、γ三种射线，中子以及各类放射性核素：α射线是氦核，外照射穿透能力很弱，但吸入体内危害大；β射线是电子流，带一个单位的负电荷，照射皮肤后烧伤明显。这两种射线由于穿透力小，影响距离比较近只要辐射源不进入体内，影响不会太大；但γ射线作为一种波长很短的电磁波，和X射线相似，穿透力很强，能穿透人体和建筑物，危害距离远。各类放射性核素包括氚、钴60、镍63、硒75、锑124、碘131、铯137、镭226、钚238，对人体危害也很大。

核辐射对人体的危害极大，核事故和原子弹爆炸的核辐射都会造成人员的立即死亡或重度损伤。还会引发癌症、不育、怪胎。

在辐射防护中，根据中子能量的高低，可以把中子分为能量小于5keV的慢中子、能量范围为5～100keV的中能中子和能量为0.1～500MeV的快中子三大类，其中慢中子中能量小于1eV(一般为0.025eV)的也称为热中子。中子通过物质时具有很强的穿透力，对人体产生的危险比相同剂量的X射线、γ射线更为严重。人体受中子辐射后，肠胃和雄性性腺会严重损伤、诱导肿瘤的生物效应高、并易导致早期死亡，同时受损伤的机体易感染且程度重，所致眼晶体混浊的相对生物效应为γ或X射线的2～14倍。造成造血器官衰竭，消化系统损伤，中枢神经损伤。还可以造成恶性肿瘤、白血病、白内障。中子辐射还会产生遗传效应，影响受辐射者后代发育。

减少受到核辐射有三个要点：距离、时间和屏蔽，即1)远离辐射源，人员所受的辐射剂量与他和辐射源的距离的平方成反比；2)减少暴露时间，辐射剂量是有累加效果的，暴露在辐射中的时间越长，所受的剂量越大；3)对辐射进行屏蔽，有效的屏蔽能够极大的减少人员所受的辐射。

目前，屏蔽γ射线最佳的方法是使用高密度高原子序数的材料，常用的有铁、铅及混凝土材料。同时，能量越高的伽玛射线需要越厚的屏蔽。研究者也采用乳液共混和原位还原法制备了天然橡胶(NR)/还原氧化石墨烯(RGO)纳米复合材料,并研究了γ射线辐照对复合材料力学性能和热稳定性的影响。研究结果表明,RGO以少数几层堆叠片层结构均匀分散于NR基体中，RGO的加入可显著提高NR的力学性能和热稳定性,经200kGy的γ射线辐射后,纯NR的拉伸强度和T50分别下降了75％和4.5℃,而NR/RGO-0.6％复合体系仅分别下降了56％和1.2℃，揭示了RGO提高材料耐辐射性能的机理,由于RGO可捕捉猝灭因辐射产生的自由基,从而减弱了辐射老化降解和交联反应的发生。

本发明充分利用“新材料之王”石墨烯及其各类功能化纳米复合材料在核辐射屏蔽领域优异特性，针对核电站、星际探索不同应用场景，充分考虑不同核辐射源的特点，开发新型高性能核辐射屏蔽技术及相关技术，为人们身体健康提供一道绿色屏障。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于石墨烯纳米材料的高性能核辐射屏蔽装置及技术，可对核电站，核辐射站，核原料生产厂，核乏燃料处理站、外太空、外星球地α射线、β射线、一次γ和二次γ射线，快中子和光激中子，各类放射性核素核辐射进行屏蔽,以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于石墨烯纳米材料的高性能核辐射屏蔽装置，包括服装本体、耐磨防辐射多层石墨烯纳米复合材料的鞋底、防辐射袜、柔性防辐射石墨烯纳米复合材料的手套、腕部柔性防辐射石墨烯纳米复合材料和面部防辐射多层石墨烯纳米复合材料，所述服装本体包括膝部柔性防辐射多层石墨烯纳米复合材料、裆部柔性防辐射多层石墨烯纳米复合材料、肘部柔性防辐射多层石墨烯纳米复合材料、常规部位防辐射多层石墨烯纳米复合材料、胸腹部防辐射多层石墨烯纳米复合材料、头部防辐射多层石墨烯纳米复合材料和面部防辐射多层石墨烯纳米复合材料，所述耐磨防辐射多层石墨烯纳米复合材料的鞋底上设置有柔性防辐射多层石墨烯纳米复合材料的鞋面，所述膝部柔性防辐射多层石墨烯纳米复合材料设置于服装本体的膝部，所述裆部柔性防辐射多层石墨烯纳米复合材料设置于服装本体的裆部，所述肘部柔性防辐射多层石墨烯纳米复合材料设置于服装本体的肘部，所述常规部位防辐射多层石墨烯纳米复合材料设置于服装本体的常规部位，所述胸腹部防辐射多层石墨烯纳米复合材料设置于服装本体的胸腹部，所述头部防辐射多层石墨烯纳米复合材料设置于服装本体的头部，所述面部防辐射多层石墨烯纳米复合材料设置于服装本体的面部，所述面部防辐射多层石墨烯纳米复合材料的眼部设置有两个眼部透明防辐射材料，所述面部防辐射多层石墨烯纳米复合材料的鼻部设置有鼻部多孔防辐射石墨烯纳米复合筛网，所述面部防辐射多层石墨烯纳米复合材料上还设置有两个对称分布的防辐射面罩过滤件，该防辐射面罩过滤件上开设有钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米筛网，所述面部防辐射多层石墨烯纳米复合材料上还设置有与面部防辐射多层石墨烯纳米复合材料的嘴部连通的微型高纯防辐射储氧瓶，所述腕部柔性防辐射石墨烯纳米复合材料设置于服装本体的袖口，所述柔性防辐射石墨烯纳米复合材料的手套设置于腕部柔性防辐射石墨烯纳米复合材料的端部。

作为本发明的一种优选的技术方案，所述耐磨防辐射多层石墨烯纳米复合材料的鞋底设置有两层，第一层采用耐磨防辐射石墨烯纳米复合材料，该耐磨防辐射石墨烯纳米复合材料为碳化硅-石墨烯纳米复合材料、高能离子注渗碳化钨-石墨烯纳米复合材料、碳化铬-石墨烯纳米复合材料、氮化硅-石墨烯纳米复合材料、炭化铅-石墨烯纳米复合材料、增韧氧化锆-石墨烯纳米复合材料、增韧三氧化二铝-石墨烯纳米复合材料、铂-金合金-石墨烯纳米复合材料、碳化钨-石墨烯纳米复合材料、硼钢-石墨烯纳米复合材料、天然橡胶/石墨烯纳米复合材料、铝-碳化硼-石墨烯纳米复合材料中的任意一种，其中，石墨烯为氧化石墨烯、氮掺杂石墨烯、硼掺杂石墨烯、金属掺杂石墨烯中的任意一种；第二层采用银纤维防辐射面料，该银纤维防辐射面料采用银纤维嵌织部分石墨烯纤维和尼龙长丝，银纤维含量40-60％，石墨烯纤维10-25％，其余为尼龙纤维。

作为本发明的一种优选的技术方案，所述柔性防辐射多层石墨烯纳米复合材料的鞋面采用双层面料，外层采用柔性防辐射石墨烯纳米复合材料，该防辐射石墨烯纳米复合材料为聚乙烯-石墨烯纤维纳米复合材料、聚醚醚酮PEEK-石墨烯纳米复合材料、聚醚酮PEK-石墨烯纳米复合材料、聚醚酮酮(PEKK)-石墨烯纳米复合材料、聚醚醚酮酮(PEEKK)-石墨烯纳米复合材料、聚醚酮醚酮酮(PEKEKK)-石墨烯纳米复合材料、聚苯酯-石墨烯纳米复合材料、聚偏氟乙烯PVDF-石墨烯纳米复合材料、铅橡胶-石墨烯纳米复合材料中的任意一种，防辐射石墨烯纳米复合材料中，石墨烯为石墨烯纳米纤维、石墨烯纳米片，硼掺杂石墨烯纳米纤维、氮掺杂石墨烯纳米纤维中的任意一种，石墨烯添加量为5-35％；内层采用钨-FeNiB-聚氯丙烯嵌合石墨烯纳米纤维布，该钨-FeNiB-聚氯丙烯嵌合石墨烯纳米纤维布制备比例如下：钨粉占25-35％，FeNiB粉末占10-16％，石墨烯纤维占15-25％，聚氯丙烯占24-70％，聚乙酸丙烯酯粘合剂占6-10％，硼纤维增强剂占2-5％，硼玻璃粉占3-6％。

作为本发明的一种优选的技术方案，所述防辐射袜外表面沉积有金属或金属化合物纳米颗粒的聚酯纤维布，贴近脚皮肤一侧的内表面不含金属颗粒，金属或金属化合物是钨、钽、铅、铁、镉、钕、钆、铕、镝、锡、澜、钐、NdFeB、FeNiB中的任意一种或多种组合，金属纳米颗粒质量占比为35-50％，剩余比例为聚酯纤维。

作为本发明的一种优选的技术方案，所述膝部柔性防辐射多层石墨烯纳米复合材料、裆部柔性防辐射多层石墨烯纳米复合材料、肘部柔性防辐射多层石墨烯纳米复合材料防辐射材料采用三层防辐射材料，首层为橡胶-石墨烯纳米复合材料，第二层为高分子-石墨烯纳米复合材料，该高分子-石墨烯纳米复合材料为聚乙烯-石墨烯纳米复合材料、PVDF-石墨烯纳米复合材料、聚乙烯-聚氨酯-石墨烯纳米复合材料，铅硼聚乙烯-石墨烯纳米复合材料、聚氯乙烯-聚乙烯-石墨烯纳米复合材料、铅橡胶-石墨烯纳米复合材料，聚丙烯-石墨烯纳米复合材料、硼掺杂聚丙烯-石墨烯纳米复合材料、铅硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米复合材料、聚氨酯-石墨烯纳米复合材料、聚乙烯丙涤纶-石墨烯纳米复合材料中的任意一种，第三层为最内层的金属丝复合面料，该金属丝复合面料通过具有γ射线核辐射防护功能的经向金属纤维丝与具有中子慢化或中子吸收特性的纬向纤维纱线通过机织而成，金属纤维丝为铅纤维丝、钨金属丝、钽金属丝、铅合金纤维丝、钨合金纤维丝或钽合金纤维丝中的至少任意一种，纤维纱线为碳纤维、高密度聚乙烯纤维、聚四氟乙烯纤维、聚苯硫醚纤维、聚酰胺纤维、聚酯纤维或聚酰亚胺纤维、石墨烯纳米纤维，硼掺杂石墨烯纤维中的至少任意一种。

作为本发明的一种优选的技术方案，所述常规部位防辐射多层石墨烯纳米复合材料由三层防辐射材料组成，第一层为石墨烯增强金属基复合材料，第二层为硼掺杂石墨烯增强聚乙烯含铅板，第三层为为贴近内衣的屏蔽型防辐射复合无纺布；其中，石墨烯增强金属基复合材料中，石墨烯为氧化石墨烯、硼掺杂石墨烯、氮掺杂石墨烯中任意一种，所述金属为铅、钨、铁、镉、钕、钆、铕、镝、锡、澜、钐中的任意一种或多种组合；硼掺杂石墨烯增强聚乙烯含铅板由如下组分组成：聚乙烯:50份，硼掺杂石墨烯25份，铅粉:20份，辅助助剂：5份，硼掺杂石墨烯由化学气相沉积法制备而成。

作为本发明的一种优选的技术方案，所述胸腹部防辐射多层石墨烯纳米复合材料由四层组成，第一层为硼掺杂石墨烯增强聚乙烯含铅板，第二层为金属颗粒-石墨烯纳米纤维布，第三层为树脂-石墨烯纳米膜，第四层为贴近内衣的屏蔽型防辐射复合无纺布；硼掺杂石墨烯增强聚乙烯含铅板由如下组分组成：聚乙烯:50份，硼掺杂石墨烯25份，铅粉:20份，辅助助剂:5份，硼掺杂石墨烯由化学气相沉积法制备而成；金属颗粒-石墨烯纳米纤维布通过在预先制备的石墨烯纳米纤维布上溅射或熔喷纳米尺度的金属颗粒制备而成，金属颗粒可以为钨、钽、钐三种金属中的任意一种或多种组合；金属颗粒-石墨烯纳米复合纤维布质量组成如下：金属颗粒50-70％，石墨烯纤维：20-25％，粘合剂10-15％；金属颗粒在10nm-500nm之间；粘合剂为聚氨酯或环氧树脂；树脂-石墨烯纳米膜由如下配比组成：树脂20-35％，均苯四甲酸二酯10-15％，顺丁烯二酸酐10-16％，环氧丙烷丁基醚5-8％，硼掺杂石墨烯纳米片20-30％，碳化钨：12-20％，氧化铕5-10％，树脂-石墨烯纳米膜采用如下方法制备：将树脂融化后称量，加入均苯四甲酸二酯、顺丁烯二酸酐混合并搅拌均匀，然后加入环氧丙烷丁基醚，进一步搅拌均匀，将核辐射屏蔽增强纳米材料：硼掺杂石墨烯纳米片、碳化钨、氧化铕加入混合物中，搅拌均匀；随后将上述原料放入成膜容器中，在100-120℃下恒温固化1-2小时，然后升温至120-140℃进一步固化膜，树脂为环氧树脂、酚醛树脂、聚砜树脂、高粘度聚酯树脂、丙烯酸树脂中的任意一种。

作为本发明的一种优选的技术方案，所述柔性防辐射石墨烯纳米复合材料的手套采用硼掺杂石墨烯改性PVC软胶制备而成；所述头部防辐射多层石墨烯纳米复合材料第一层为金属核辐射屏蔽面板，第二层选用柔性防辐射石墨烯纳米复合材料，第三层为高分子-硼掺杂石墨烯纳米复合膜，第四层为屏蔽型防辐射复合无纺布；其中，金属核辐射屏蔽面板中，金属可以为铅、钨、钽、碳化钨、硼化钨金属或金属化合物面板中的任意一种；柔性防辐射石墨烯纳米复合材料为橡胶-石墨烯纳米复合材料；屏蔽型防辐射复合无纺布采用如下步骤制备：将一定量的高分子粒料70-85％与一定比例的硼掺杂石墨烯10-25％及少量屏蔽剂5-10％熔融，经过喷丝板喷出后，利用气流或者机械成网，得到熔融无纺布；在所制得的熔融无纺布的表面，通过喷丝或刮涂的方式在外表面均匀附着上一层屏蔽剂，然后经过定型处理得到所述的屏蔽型防辐射复合无纺布，高分子粒料为聚丙烯、聚酯、粘胶纤维、聚乙烯和聚氯乙烯中的一种或任意组合，屏蔽剂为碳酸铽、氧化铕、氧化镧、氯化钨、硫酸钡中的一种或多种；高分子-硼掺杂石墨烯纳米复合膜中，高分子为聚乙烯、聚醚醚酮PEEK、聚醚酮PEK、聚醚酮酮PEKK、聚醚醚酮酮PEEKK、聚醚酮醚酮酮PEKEKK、聚苯酯、聚偏氟乙烯PVDF、聚四氟乙烯PTFE中的任意一种，硼掺杂石墨烯添加量为10-25％；所述面部防辐射多层石墨烯纳米复合材料的第一层为钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米膜，第二层为硼掺杂石墨烯改性PVC软胶制备而成；其中，钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米膜通过预先制备含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米膜，并通过溅射或熔喷纳米尺度的钨金属颗粒制备而成，钨金属纳米颗粒尺度在10nm-600nm之间，钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米膜质量比为：钨20-45％，硼聚乙烯30-45％，硼掺杂石墨烯25-35％；硼掺杂石墨烯PVC改性软胶采用硼掺杂石墨烯纳米片20-30％、PVC色母粒65-77％和金属纳米颗粒经滴塑工艺制备而成，金属为钨、铁、镉、钕、钆、铕、镝、锡、澜、钐中的任意一种；眼部透明防辐射材料为紧密贴合的双层材料，第一层为金属改性防辐射有机玻璃，金属改性防辐射有机玻璃为铅、钨、钡、钐改性的甲基丙烯酸甲酯MMA玻璃，第二层为石墨烯增强防辐射硼玻璃，其组成为：Na₂SiO₃ 25-50％，CaSiO₃ 30-45％，Na₂B₄O₇·10H₂O 8-18％，B₂O₃占7-10％，Al₂O₃ 5-10％，SiO₂ 5-8％,硼掺杂石墨烯5-18％，PbO 3-7％，材料按比例称重并混合后在1600℃下熔料20分钟，在模具中制得成型镜片；经修磨、退火、钢化处理即得；所述鼻部多孔防辐射石墨烯纳米复合筛网采用双层筛网夹心面料，第一层为钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米筛网，第二层为硼掺杂石墨烯改性PVC软胶筛网制备而成，钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米筛网和硼掺杂石墨烯改性PVC软胶筛网之间有填充层，填充有金属改性硼掺杂石墨烯介孔或微孔纳米材料；钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米筛网通过预先制备含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米筛网，并通过溅射或熔喷纳米尺度的钨金属颗粒制备而成，钨金属纳米颗粒尺度在10nm-600nm之间，钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米筛网质量比为：钨：20-35％，硼聚乙烯：30-45％，硼掺杂石墨烯25-30％，筛网孔径在1微米-300微米之间；硼掺杂石墨烯改性PVC软胶筛网采用硼掺杂石墨烯纳米片20-30％、PVC色母粒65-77％和辅料3-5％经滴塑工艺制备而成，筛网孔径在1微米-300微米之间；金属改性硼掺杂石墨烯介孔或微孔纳米材料可以为钨-硼掺杂石墨烯气凝胶，钨-硼掺杂石墨烯三维介孔石墨烯纳米材料，钨-硼掺杂石墨烯微孔石墨烯纳米材料、钨-硼掺杂石墨烯骨架材料中的任意一种或组合，填充层厚度为0.5mm-2.0cm，填充层左右两侧连接有防辐射面罩过滤件，下方连接有微型高纯防辐射储氧瓶；防辐射面罩过滤件外壳由二硼化钨-硼掺杂石墨烯纳米复合材料组成，最外侧中央位置设置有钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米筛网，内部填充有钨-硼掺杂石墨烯微孔气凝胶，钨-硼掺杂石墨烯介孔气凝胶，钨-硼掺杂石墨烯介孔石墨烯纳米材料，钨-硼掺杂石墨烯微孔石墨烯纳米材料中的任意一种；钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米筛网通过预先制备含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米筛网，并通过溅射或熔喷纳米尺度的钨金属颗粒制备而成，钨金属纳米颗粒尺度在10nm-600nm之间，所述钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米膜质量比为：钨：20-35％，硼聚乙烯：30-45％，硼掺杂石墨烯25-30％，筛网孔径在1微米-500微米之间；微型高纯防辐射储氧瓶外壳为钨钢材质，内部填充有高纯氧气，并设置有氧气流量调节阀。

本发明还公开了一种基于石墨烯纳米材料的高性能核辐射屏蔽装置的屏蔽方法，包括如下步骤：

步骤一：用户穿上防辐射袜，将穿上防辐射袜的脚伸进耐磨防辐射多层石墨烯纳米复合材料的鞋底和柔性防辐射多层石墨烯纳米复合材料的鞋面组成的鞋内，穿上屏蔽服装；

步骤二：将设置有眼部透明防辐射材料、鼻部多孔防辐射石墨烯纳米复合筛网、防辐射面罩过滤件、钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米筛网和微型高纯防辐射储氧瓶的面部防辐射多层石墨烯纳米复合材料戴在脸上；

步骤三：双手戴上手套，利用通过石墨烯纳米材料制备的防护服，对用户进行全身防护。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

利用石墨烯及其各类功能化纳米复合材料在核辐射屏蔽领域的优异特性，充分考虑不同核辐射源的特点，以开发新型高性能核辐射屏蔽技术及相关屏蔽服饰，可较好地屏蔽ɑ、β、γ、X射线及放射性核素，并能较好地慢化、吸收中子辐射；适用于核电站，核辐射站，核原料生产厂，核乏燃料处理站、外太空、外星球应用场景。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图中：1、耐磨防辐射多层石墨烯纳米复合材料的鞋底；2、柔性防辐射多层石墨烯纳米复合材料的鞋面；3、防辐射袜；4、膝部柔性防辐射多层石墨烯纳米复合材料；5、裆部柔性防辐射多层石墨烯纳米复合材料；6、肘部柔性防辐射多层石墨烯纳米复合材料；7、常规部位防辐射多层石墨烯纳米复合材料；8、胸腹部防辐射多层石墨烯纳米复合材料；9、柔性防辐射石墨烯纳米复合材料的手套；10、腕部柔性防辐射石墨烯纳米复合材料；11、头部防辐射多层石墨烯纳米复合材料；12、面部防辐射多层石墨烯纳米复合材料；13、眼部透明防辐射材料；14、鼻部多孔防辐射石墨烯纳米复合筛网；15、防辐射面罩过滤件；16、钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米筛网；17、微型高纯防辐射储氧瓶。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种基于石墨烯纳米材料的高性能核辐射屏蔽装置，包括服装本体、耐磨防辐射多层石墨烯纳米复合材料的鞋底1、防辐射袜3、柔性防辐射石墨烯纳米复合材料的手套9、腕部柔性防辐射石墨烯纳米复合材料10和面部防辐射多层石墨烯纳米复合材料12，服装本体包括膝部柔性防辐射多层石墨烯纳米复合材料4、裆部柔性防辐射多层石墨烯纳米复合材料5、肘部柔性防辐射多层石墨烯纳米复合材料6、常规部位防辐射多层石墨烯纳米复合材料7、胸腹部防辐射多层石墨烯纳米复合材料8、头部防辐射多层石墨烯纳米复合材料11和面部防辐射多层石墨烯纳米复合材料12，耐磨防辐射多层石墨烯纳米复合材料的鞋底1上设置有柔性防辐射多层石墨烯纳米复合材料的鞋面2，膝部柔性防辐射多层石墨烯纳米复合材料4设置于服装本体的膝部，裆部柔性防辐射多层石墨烯纳米复合材料5设置于服装本体的裆部，肘部柔性防辐射多层石墨烯纳米复合材料6设置于服装本体的肘部，常规部位防辐射多层石墨烯纳米复合材料7设置于服装本体的常规部位，胸腹部防辐射多层石墨烯纳米复合材料8设置于服装本体的胸腹部，头部防辐射多层石墨烯纳米复合材料11设置于服装本体的头部，面部防辐射多层石墨烯纳米复合材料12设置于服装本体的面部，面部防辐射多层石墨烯纳米复合材料12的眼部设置有两个眼部透明防辐射材料13，面部防辐射多层石墨烯纳米复合材料12的鼻部设置有鼻部多孔防辐射石墨烯纳米复合筛网14，面部防辐射多层石墨烯纳米复合材料12上还设置有两个对称分布的防辐射面罩过滤件15，该防辐射面罩过滤件15上开设有钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米筛网16，面部防辐射多层石墨烯纳米复合材料12上还设置有与面部防辐射多层石墨烯纳米复合材料12的嘴部连通的微型高纯防辐射储氧瓶17，腕部柔性防辐射石墨烯纳米复合材料10设置于服装本体的袖口，柔性防辐射石墨烯纳米复合材料的手套9设置于腕部柔性防辐射石墨烯纳米复合材料10的端部。

本实施例中，优选的，耐磨防辐射多层石墨烯纳米复合材料的鞋底1设置有两层，第一层采用耐磨防辐射石墨烯纳米复合材料，该耐磨防辐射石墨烯纳米复合材料为碳化硅-石墨烯纳米复合材料、高能离子注渗碳化钨-石墨烯纳米复合材料、碳化铬-石墨烯纳米复合材料、氮化硅-石墨烯纳米复合材料、炭化铅-石墨烯纳米复合材料、增韧氧化锆-石墨烯纳米复合材料、增韧三氧化二铝-石墨烯纳米复合材料、铂-金合金-石墨烯纳米复合材料、碳化钨-石墨烯纳米复合材料、硼钢-石墨烯纳米复合材料、天然橡胶/石墨烯纳米复合材料、铝-碳化硼-石墨烯纳米复合材料中的任意一种，其中，石墨烯为氧化石墨烯、氮掺杂石墨烯、硼掺杂石墨烯、金属掺杂石墨烯中的任意一种；第二层采用银纤维防辐射面料，该银纤维防辐射面料采用银纤维嵌织部分石墨烯纤维和尼龙长丝，银纤维含量40-60％，石墨烯纤维10-25％，其余为尼龙纤维。

本实施例中，优选的，柔性防辐射多层石墨烯纳米复合材料的鞋面2采用双层面料，外层采用柔性防辐射石墨烯纳米复合材料，该防辐射石墨烯纳米复合材料为聚乙烯-石墨烯纤维纳米复合材料、聚醚醚酮PEEK-石墨烯纳米复合材料、聚醚酮PEK-石墨烯纳米复合材料、聚醚酮酮(PEKK)-石墨烯纳米复合材料、聚醚醚酮酮(PEEKK)-石墨烯纳米复合材料、聚醚酮醚酮酮(PEKEKK)-石墨烯纳米复合材料、聚苯酯-石墨烯纳米复合材料、聚偏氟乙烯PVDF-石墨烯纳米复合材料、铅橡胶-石墨烯纳米复合材料中的任意一种，防辐射石墨烯纳米复合材料中，石墨烯为石墨烯纳米纤维、石墨烯纳米片，硼掺杂石墨烯纳米纤维、氮掺杂石墨烯纳米纤维中的任意一种，石墨烯添加量为5-35％；内层采用钨-FeNiB-聚氯丙烯嵌合石墨烯纳米纤维布，该钨-FeNiB-聚氯丙烯嵌合石墨烯纳米纤维布制备比例如下：钨粉占25-35％，FeNiB粉末占10-16％，石墨烯纤维占15-25％，聚氯丙烯占24-70％，聚乙酸丙烯酯粘合剂占6-10％，硼纤维增强剂占2-5％，硼玻璃粉占3-6％。

本实施例中，优选的，防辐射袜3外表面沉积有金属或金属化合物纳米颗粒的聚酯纤维布，贴近脚皮肤一侧的内表面不含金属颗粒，金属或金属化合物是钨、钽、铅、铁、镉、钕、钆、铕、镝、锡、澜、钐、NdFeB、FeNiB中的任意一种或多种组合，金属纳米颗粒质量占比为35-50％，剩余比例为聚酯纤维。

本实施例中，优选的，膝部柔性防辐射多层石墨烯纳米复合材料4、裆部柔性防辐射多层石墨烯纳米复合材料5、肘部柔性防辐射多层石墨烯纳米复合材料6防辐射材料采用三层防辐射材料，首层为橡胶-石墨烯纳米复合材料，第二层为高分子-石墨烯纳米复合材料，该高分子-石墨烯纳米复合材料为聚乙烯-石墨烯纳米复合材料、PVDF-石墨烯纳米复合材料、聚乙烯-聚氨酯-石墨烯纳米复合材料，铅硼聚乙烯-石墨烯纳米复合材料、聚氯乙烯-聚乙烯-石墨烯纳米复合材料、铅橡胶-石墨烯纳米复合材料，聚丙烯-石墨烯纳米复合材料、硼掺杂聚丙烯-石墨烯纳米复合材料、铅硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米复合材料、聚氨酯-石墨烯纳米复合材料、聚乙烯丙涤纶-石墨烯纳米复合材料中的任意一种，第三层为最内层的金属丝复合面料，该金属丝复合面料通过具有γ射线核辐射防护功能的经向金属纤维丝与具有中子慢化或中子吸收特性的纬向纤维纱线通过机织而成，金属纤维丝为铅纤维丝、钨金属丝、钽金属丝、铅合金纤维丝、钨合金纤维丝或钽合金纤维丝中的至少任意一种，纤维纱线为碳纤维、高密度聚乙烯纤维、聚四氟乙烯纤维、聚苯硫醚纤维、聚酰胺纤维、聚酯纤维或聚酰亚胺纤维、石墨烯纳米纤维，硼掺杂石墨烯纤维中的至少任意一种。

本实施例中，优选的，常规部位防辐射多层石墨烯纳米复合材料7由三层防辐射材料组成，第一层为石墨烯增强金属基复合材料，第二层为硼掺杂石墨烯增强聚乙烯含铅板，第三层为为贴近内衣的屏蔽型防辐射复合无纺布；其中，石墨烯增强金属基复合材料中，石墨烯为氧化石墨烯、硼掺杂石墨烯、氮掺杂石墨烯中任意一种，金属为铅、钨、铁、镉、钕、钆、铕、镝、锡、澜、钐中的任意一种或多种组合；硼掺杂石墨烯增强聚乙烯含铅板由如下组分组成：聚乙烯:50份，硼掺杂石墨烯25份，铅粉:20份，辅助助剂：5份，硼掺杂石墨烯由化学气相沉积法制备而成。

本实施例中，优选的，胸腹部防辐射多层石墨烯纳米复合材料8由四层组成，第一层为硼掺杂石墨烯增强聚乙烯含铅板，第二层为金属颗粒-石墨烯纳米纤维布，第三层为树脂-石墨烯纳米膜，第四层为贴近内衣的屏蔽型防辐射复合无纺布；硼掺杂石墨烯增强聚乙烯含铅板由如下组分组成：聚乙烯:50份，硼掺杂石墨烯25份，铅粉:20份，辅助助剂:5份，硼掺杂石墨烯由化学气相沉积法制备而成；金属颗粒-石墨烯纳米纤维布通过在预先制备的石墨烯纳米纤维布上溅射或熔喷纳米尺度的金属颗粒制备而成，金属颗粒可以为钨、钽、钐三种金属中的任意一种或多种组合；金属颗粒-石墨烯纳米复合纤维布质量组成如下：金属颗粒50-70％，石墨烯纤维：20-25％，粘合剂10-15％；金属颗粒在10nm-500nm之间；粘合剂为聚氨酯或环氧树脂；树脂-石墨烯纳米膜由如下配比组成：树脂20-35％，均苯四甲酸二酯10-15％，顺丁烯二酸酐10-16％，环氧丙烷丁基醚5-8％，硼掺杂石墨烯纳米片20-30％，碳化钨：12-20％，氧化铕5-10％，树脂-石墨烯纳米膜采用如下方法制备：将树脂融化后称量，加入均苯四甲酸二酯、顺丁烯二酸酐混合并搅拌均匀，然后加入环氧丙烷丁基醚，进一步搅拌均匀，将核辐射屏蔽增强纳米材料：硼掺杂石墨烯纳米片、碳化钨、氧化铕加入混合物中，搅拌均匀；随后将上述原料放入成膜容器中，在100-120℃下恒温固化1-2小时，然后升温至120-140℃进一步固化膜，树脂为环氧树脂、酚醛树脂、聚砜树脂、高粘度聚酯树脂、丙烯酸树脂中的任意一种。

本实施例中，优选的，柔性防辐射石墨烯纳米复合材料的手套9采用硼掺杂石墨烯改性PVC软胶制备而成；头部防辐射多层石墨烯纳米复合材料11第一层为金属核辐射屏蔽面板，第二层选用柔性防辐射石墨烯纳米复合材料，第三层为高分子-硼掺杂石墨烯纳米复合膜，第四层为屏蔽型防辐射复合无纺布；其中，金属核辐射屏蔽面板中，金属可以为铅、钨、钽、碳化钨、硼化钨金属或金属化合物面板中的任意一种；柔性防辐射石墨烯纳米复合材料为橡胶-石墨烯纳米复合材料；屏蔽型防辐射复合无纺布采用如下步骤制备：将一定量的高分子粒料70-85％与一定比例的硼掺杂石墨烯10-25％及少量屏蔽剂5-10％熔融，经过喷丝板喷出后，利用气流或者机械成网，得到熔融无纺布；在所制得的熔融无纺布的表面，通过喷丝或刮涂的方式在外表面均匀附着上一层屏蔽剂，然后经过定型处理得到的屏蔽型防辐射复合无纺布，高分子粒料为聚丙烯、聚酯、粘胶纤维、聚乙烯和聚氯乙烯中的一种或任意组合，屏蔽剂为碳酸铽、氧化铕、氧化镧、氯化钨、硫酸钡中的一种或多种；高分子-硼掺杂石墨烯纳米复合膜中，高分子为聚乙烯、聚醚醚酮PEEK、聚醚酮PEK、聚醚酮酮PEKK、聚醚醚酮酮PEEKK、聚醚酮醚酮酮PEKEKK、聚苯酯、聚偏氟乙烯PVDF、聚四氟乙烯PTFE中的任意一种，硼掺杂石墨烯添加量为10-25％；面部防辐射多层石墨烯纳米复合材料12的第一层为钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米膜，第二层为硼掺杂石墨烯改性PVC软胶制备而成；其中，钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米膜通过预先制备含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米膜，并通过溅射或熔喷纳米尺度的钨金属颗粒制备而成，钨金属纳米颗粒尺度在10nm-600nm之间，钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米膜质量比为：钨20-45％，硼聚乙烯30-45％，硼掺杂石墨烯25-35％；硼掺杂石墨烯PVC改性软胶采用硼掺杂石墨烯纳米片20-30％、PVC色母粒65-77％和金属纳米颗粒经滴塑工艺制备而成，金属为钨、铁、镉、钕、钆、铕、镝、锡、澜、钐中的任意一种；眼部透明防辐射材料13为紧密贴合的双层材料，第一层为金属改性防辐射有机玻璃，金属改性防辐射有机玻璃为铅、钨、钡、钐改性的甲基丙烯酸甲酯MMA玻璃，第二层为石墨烯增强防辐射硼玻璃，其组成为：Na₂SiO₃ 25-50％，CaSiO₃30-45％，Na₂B₄O₇·10H₂O 8-18％，B₂O₃占7-10％，Al₂O₃ 5-10％，SiO₂ 5-8％,硼掺杂石墨烯5-18％，PbO 3-7％，材料按比例称重并混合后在1600℃下熔料20分钟，在模具中制得成型镜片；经修磨、退火、钢化处理即得；鼻部多孔防辐射石墨烯纳米复合筛网14采用双层筛网夹心面料，第一层为钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米筛网，第二层为硼掺杂石墨烯改性PVC软胶筛网制备而成，钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米筛网和硼掺杂石墨烯改性PVC软胶筛网之间有填充层，填充有金属改性硼掺杂石墨烯介孔或微孔纳米材料；钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米筛网通过预先制备含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米筛网，并通过溅射或熔喷纳米尺度的钨金属颗粒制备而成，钨金属纳米颗粒尺度在10nm-600nm之间，钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米筛网质量比为：钨：20-35％，硼聚乙烯：30-45％，硼掺杂石墨烯25-30％，筛网孔径在1微米-300微米之间；硼掺杂石墨烯改性PVC软胶筛网采用硼掺杂石墨烯纳米片20-30％、PVC色母粒65-77％和辅料3-5％经滴塑工艺制备而成，筛网孔径在1微米-300微米之间；金属改性硼掺杂石墨烯介孔或微孔纳米材料可以为钨-硼掺杂石墨烯气凝胶，钨-硼掺杂石墨烯三维介孔石墨烯纳米材料，钨-硼掺杂石墨烯微孔石墨烯纳米材料、钨-硼掺杂石墨烯骨架材料中的任意一种或组合，填充层厚度为0.5mm-2.0cm，填充层左右两侧连接有防辐射面罩过滤件15，下方连接有微型高纯防辐射储氧瓶17；防辐射面罩过滤件15外壳由二硼化钨-硼掺杂石墨烯纳米复合材料组成，最外侧中央位置设置有钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米筛网，内部填充有钨-硼掺杂石墨烯微孔气凝胶，钨-硼掺杂石墨烯介孔气凝胶，钨-硼掺杂石墨烯介孔石墨烯纳米材料，钨-硼掺杂石墨烯微孔石墨烯纳米材料中的任意一种；钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米筛网通过预先制备含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米筛网，并通过溅射或熔喷纳米尺度的钨金属颗粒制备而成，钨金属纳米颗粒尺度在10nm-600nm之间，钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米膜质量比为：钨：20-35％，硼聚乙烯：30-45％，硼掺杂石墨烯25-30％，筛网孔径在1微米-500微米之间；微型高纯防辐射储氧瓶17外壳为钨钢材质，内部填充有高纯氧气，并设置有氧气流量调节阀。

一种基于石墨烯纳米材料的高性能核辐射屏蔽装置的屏蔽方法，包括如下步骤：

步骤一：用户穿上防辐射袜3，将穿上防辐射袜3的脚伸进耐磨防辐射多层石墨烯纳米复合材料的鞋底1和柔性防辐射多层石墨烯纳米复合材料的鞋面2组成的鞋内，穿上屏蔽服装；

步骤二：将设置有眼部透明防辐射材料13、鼻部多孔防辐射石墨烯纳米复合筛网14、防辐射面罩过滤件15、钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米筛网16和微型高纯防辐射储氧瓶17的面部防辐射多层石墨烯纳米复合材料12戴在脸上；

步骤三：双手戴上手套，利用通过石墨烯纳米材料制备的防护服，对用户进行全身防护。

具体步骤：

耐磨防辐射多层石墨烯纳米复合材料的鞋底1，该部分共两层，首层采用耐磨防辐射石墨烯纳米复合材料；耐磨防辐射石墨烯纳米复合材料系采用碳化钨-硼掺杂石墨烯纳米复合材料，该材料耐磨性好，且可慢化并吸收一定中子，也可较好地屏蔽γ射线、各类放射性核素核辐射，第二层为银纤维防辐射面料，贴近皮肤，轻薄柔软、透气性强，可杀菌去味，还有一定的防辐射效果，银纤维防辐射面料采用银纤维嵌织部分石墨烯纤维和尼龙长丝，银纤维含量45％，石墨烯纤维12％，其余为尼龙纤维；

柔性防辐射多层石墨烯纳米复合材料的鞋面2同样采用双层面料，外层采用柔性聚乙烯-硼掺杂石墨烯纤维纳米复合材料，柔性聚乙烯-硼掺杂石墨烯纤维纳米复合材料中硼掺杂石墨烯添加量为20％，其余为聚乙烯，内层采用钨-FeNiB-聚氯丙烯嵌合石墨烯纳米纤维布，可进一步屏蔽γ射线核辐射，吸收残余中子，钨-FeNiB-聚氯丙烯嵌合石墨烯纳米纤维布制备比例如下：钨粉占30％，FeNiB粉末占12％，石墨烯纤维占20％，聚氯丙烯占24％，聚乙酸丙烯酯粘合剂占6％，硼纤维增强剂占5％，硼玻璃粉占3％，添加石墨烯纤维主要为增强纤维布机械强度，并增加防辐射效果。

防辐射袜3采用外表面沉积有钨金属纳米颗粒的聚酯纤维布，对残余β、γ、X射线及放射性核素均有较好屏蔽作用，能慢化并吸收一定中子，贴近脚皮肤一侧的内表面不含金属颗粒，柔软，较好地贴合皮肤，钨金属纳米颗粒质量占比为45％，剩余为聚酯纤维。

膝部柔性防辐射多层石墨烯纳米复合材料4、裆部柔性防辐射多层石墨烯纳米复合材料5、肘部柔性防辐射多层石墨烯纳米复合材料6以及腕部柔性防辐射石墨烯纳米复合材料10采用三层防辐射材料，首层为天然橡胶-石墨烯纳米复合材料，所述石墨烯添加量为15％，其余为橡胶，上述纳米复合材料具有良好柔性，透气性好，耐较宽温度变化，且可有效屏蔽γ射线、中子辐射和各类放射性核素辐射，第二层选用铅硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米复合材料，进一步屏蔽各类核辐射尤其是中子辐射，第三层为最内层的钽金属丝复合面料。所述金属丝复合面料通过具有γ射线核辐射防护功能的经向金属纤维丝与具有中子慢化或中子吸收特性的纬向石墨烯纳米纤维纱线通过机织而成。

常规部位防辐射多层石墨烯纳米复合材料7由三层防辐射材料组成，首层为硼掺杂石墨烯增强钨基复合材料，石墨烯可有效增强复合材料防辐射性能和机械强度，第二层为硼掺杂石墨烯增强聚乙烯含铅板，硼掺杂石墨烯增强聚乙烯含铅硼板由如下组分组成：聚乙烯:50份，硼掺杂石墨烯25份，铅粉:20份，辅助助剂:5份，所述硼掺杂石墨烯由化学气相沉积法制备而成，进一步屏蔽各类射线、放射性核素辐射，慢化中子并吸收慢化后中子，第三层为为贴近内衣的屏蔽型防辐射复合无纺布，屏蔽型防辐射复合无纺布采用如下步骤制备：将一定量的聚丙烯粒料(78％)与一定比例的硼掺杂石墨烯(15％)及少量氯化钨屏蔽剂(7％)熔融，经过喷丝板喷出后，利用气流或者机械成网，得到熔融无纺布；在所制得的熔融无纺布的表面，通过喷丝或刮涂的方式在外表面均匀附着上一层氯化钨屏蔽剂，然后经过定型处理得到所述的屏蔽型防辐射复合无纺布。

胸腹部防辐射多层石墨烯纳米复合材料8由四层组成，以最大程度保护身体重要脏腑器官核辐射伤害，首层为硼掺杂石墨烯增强聚乙烯含铅板，,硼掺杂石墨烯增强聚乙烯含铅硼板由如下组分组成：聚乙烯:50份，硼掺杂石墨烯25份，铅粉:20份，辅助助剂:5份，所述硼掺杂石墨烯由化学法制备而成，第二层为钨金属颗粒-石墨烯纳米纤维布，钨金属颗粒-石墨烯纳米复合纤维布通过在预先制备的石墨烯纳米纤维布上溅射或熔喷纳米尺度的钨金属颗粒制备而成，钨金属颗粒-石墨烯纳米复合纤维布质量组成如下：钨金属颗粒60％，石墨烯纤维：25％，聚氨酯粘合剂15％；所述金属颗粒在10nm-500nm之间，第三层为环氧树脂-石墨烯纳米膜，环氧树脂-石墨烯纳米膜由如下配比组成：环氧树脂27％，均苯四甲酸二酯11％，顺丁烯二酸酐11％，环氧丙烷丁基醚6％，硼掺杂石墨烯纳米片24％，碳化钨15％，氧化铕6％，所述环氧树脂-石墨烯纳米膜采用如下方法制备：将环氧树脂融化后称量，加入均苯四甲酸二酯、顺丁烯二酸酐混合并搅拌均匀，然后加入环氧丙烷丁基醚，进一步搅拌均匀，将核辐射屏蔽增强纳米材料：硼掺杂石墨烯纳米片、碳化钨、氧化铕加入混合物中，搅拌均匀，随后将上述原料放入成膜容器中，在100-120℃下恒温固化1-2小时，然后升温至120-140℃进一步固化膜，第四层为贴近内衣的屏蔽型防辐射复合无纺布，屏蔽型防辐射复合无纺布采用如下步骤制备：将一定量的粘胶纤维粒料(75％)与一定比例的硼掺杂石墨烯(15％)及少量氧化铕屏蔽剂(10％)熔融，经过喷丝板喷出后，利用气流或者机械成网，得到熔融无纺布；所制得的熔融无纺布的表面，通过喷丝或刮涂的方式在外表面均匀附着上一层氧化铕屏蔽剂，然后经过定型处理得到屏蔽型防辐射复合无纺布。

柔性防辐射石墨烯纳米复合材料的手套9采用硼掺杂石墨烯改性PVC软胶制备而成，所述硼掺杂石墨烯改性PVC软胶采用硼掺杂石墨烯纳米片(25％)、PVC色母粒(70％)和钨纳米颗粒(5％)经滴塑工艺制备而成。

头部防辐射多层石墨烯纳米复合材料11由四层组成，首层为钨金属核辐射屏蔽面板，一方面屏蔽γ射线、中子及各类放射性核素核辐射，另一方面利用钨金属面板机械强度抵御可能的外来伤害，次层选用柔性防辐射石墨烯纳米复合材料，在防辐射的同时，也缓冲可能的外部冲击对头部伤害，柔性防辐射石墨烯纳米复合材料为硅橡胶-石墨烯纳米复合材料，石墨烯添加量为15％，剩余比例为硅橡胶，纳米复合材料具有良好柔性，透气性及防辐射效果好，第三层为聚醚酮-硼掺杂石墨烯纳米复合膜，硼掺杂石墨烯添加量为20％，剩余为聚醚酮，第四层为屏蔽型防辐射复合无纺布，屏蔽型防辐射复合无纺布采用如下步骤制备：将一定量的聚丙烯粒料(75％)与一定比例的硼掺杂石墨烯(15％)及少量氧化镧屏蔽剂(10％)熔融，经过喷丝板喷出后，利用气流或者机械成网，得到熔融无纺布；所制得的熔融无纺布的表面，通过喷丝或刮涂的方式在外表面均匀附着上一层氧化镧屏蔽剂，然后经过定型处理得到所述的屏蔽型防辐射复合无纺布。

面部防辐射多层石墨烯纳米复合材料12采用两层材料制备而成，首层为钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米膜；钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米膜通过预先制备含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米膜，并通过溅射纳米尺度的钨金属颗粒制备而成，钨金属纳米颗粒尺度在10nm-600nm之间，钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米膜质量比为：钨35％，硼聚乙烯35％，硼掺杂石墨烯30％，第二层为硼掺杂石墨烯改性PVC软胶制备而成，防辐射的同时，贴近皮肤，柔和，透气性好，硼掺杂石墨烯改性PVC软胶采用硼掺杂石墨烯纳米片(20％)、PVC色母粒(75％)和辅料(5％)经滴塑工艺制备而成。

眼部透明防辐射材料13为紧密贴合的双层材料，首层为铅金属改性防辐射甲基丙烯酸甲酯有机玻璃，次层为石墨烯增强防辐射硼玻璃，其组分为：Na₂SiO₃ 27％，CaSiO₃30％，Na₂B₄O₇·10H₂O 8％，B₂O₃占7％，Al₂O₃ 5％，SiO₂ 5％,硼掺杂石墨烯15％，PbO 3％，材料按比例称重并混合后1600℃下熔料20分钟，在模具中制得成型镜片；经修磨、退火、钢化处理即得。

鼻部多孔防辐射石墨烯纳米复合筛网14采用双层筛网夹心面料，首层为钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米筛网；钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米筛网通过预先制备含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米筛网，并通过溅射纳米尺度的钨金属颗粒制备而成，钨金属纳米颗粒尺度在10nm-600nm之间，钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米筛网质量比为：钨：35％，硼聚乙烯：40％，硼掺杂石墨烯25％，筛网孔径在1微米-300微米之间；第二层为硼掺杂石墨烯改性PVC软胶筛网制备而成，防辐射的同时，贴近皮肤，柔和，透气性好，硼掺杂石墨烯改性PVC软胶筛网采用硼掺杂石墨烯纳米片(20％)、PVC色母粒(75％)和辅料(5％)经滴塑工艺制备而成，筛网孔径在1微米-300微米之间，，钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米筛网和硼掺杂石墨烯改性PVC软胶筛网之间有填充层，填充有钨-硼掺杂石墨烯气凝胶，所述填充层厚度为1.0cm，填充层左右两侧连接有防辐射面罩过滤件15；下方连接有微型高纯防辐射储氧瓶17，防辐射面罩过滤件15填充有钨-硼掺杂石墨烯介孔石墨烯纳米材料，钨-硼掺杂石墨烯微孔石墨烯纳米材料中的任意一种，防辐射面罩过滤件15外壳由二硼化钨-硼掺杂石墨烯纳米复合材料组成，最外侧中央位置设置有钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米筛网16；钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米筛网16通过预先制备含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米筛网，并通过溅射纳米尺度的钨金属颗粒制备而成，钨金属纳米颗粒尺度在10nm-600nm之间，钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米膜质量比为：钨：30％，硼聚乙烯：40％，硼掺杂石墨烯30％；筛网孔径为200微米，微型高纯防辐射储氧瓶外壳为钨钢材质，内部填充有高纯氧气，并设置有氧气流量调节阀，便于紧急情况下开启使用。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其同物限定。

Claims (9)

1.一种基于石墨烯纳米材料的高性能核辐射屏蔽装置，包括服装本体、耐磨防辐射多层石墨烯纳米复合材料的鞋底(1)、防辐射袜(3)、柔性防辐射石墨烯纳米复合材料的手套(9)、腕部柔性防辐射石墨烯纳米复合材料(10)和面部防辐射多层石墨烯纳米复合材料(12)，其特征在于：所述服装本体包括膝部柔性防辐射多层石墨烯纳米复合材料(4)、裆部柔性防辐射多层石墨烯纳米复合材料(5)、肘部柔性防辐射多层石墨烯纳米复合材料(6)、常规部位防辐射多层石墨烯纳米复合材料(7)、胸腹部防辐射多层石墨烯纳米复合材料(8)、头部防辐射多层石墨烯纳米复合材料(11)和面部防辐射多层石墨烯纳米复合材料(12)，所述耐磨防辐射多层石墨烯纳米复合材料的鞋底(1)上设置有柔性防辐射多层石墨烯纳米复合材料的鞋面(2)，所述膝部柔性防辐射多层石墨烯纳米复合材料(4)设置于服装本体的膝部，所述裆部柔性防辐射多层石墨烯纳米复合材料(5)设置于服装本体的裆部，所述肘部柔性防辐射多层石墨烯纳米复合材料(6)设置于服装本体的肘部，所述常规部位防辐射多层石墨烯纳米复合材料(7)设置于服装本体的常规部位，所述胸腹部防辐射多层石墨烯纳米复合材料(8)设置于服装本体的胸腹部，所述头部防辐射多层石墨烯纳米复合材料(11)设置于服装本体的头部，所述面部防辐射多层石墨烯纳米复合材料(12)设置于服装本体的面部，所述面部防辐射多层石墨烯纳米复合材料(12)的眼部设置有两个眼部透明防辐射材料(13)，所述面部防辐射多层石墨烯纳米复合材料(12)的鼻部设置有鼻部多孔防辐射石墨烯纳米复合筛网(14)，所述面部防辐射多层石墨烯纳米复合材料(12)上还设置有两个对称分布的防辐射面罩过滤件(15)，该防辐射面罩过滤件(15)上开设有钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米筛网(16)，所述面部防辐射多层石墨烯纳米复合材料(12)上还设置有与面部防辐射多层石墨烯纳米复合材料(12)的嘴部连通的微型高纯防辐射储氧瓶(17)，所述腕部柔性防辐射石墨烯纳米复合材料(10)设置于服装本体的袖口，所述柔性防辐射石墨烯纳米复合材料的手套(9)设置于腕部柔性防辐射石墨烯纳米复合材料(10)的端部。

2.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯纳米材料的高性能核辐射屏蔽装置，其特征在于：所述耐磨防辐射多层石墨烯纳米复合材料的鞋底(1)设置有两层，第一层采用耐磨防辐射石墨烯纳米复合材料，该耐磨防辐射石墨烯纳米复合材料为碳化硅-石墨烯纳米复合材料、高能离子注渗碳化钨-石墨烯纳米复合材料、碳化铬-石墨烯纳米复合材料、氮化硅-石墨烯纳米复合材料、炭化铅-石墨烯纳米复合材料、增韧氧化锆-石墨烯纳米复合材料、增韧三氧化二铝-石墨烯纳米复合材料、铂-金合金-石墨烯纳米复合材料、碳化钨-石墨烯纳米复合材料、硼钢-石墨烯纳米复合材料、天然橡胶/石墨烯纳米复合材料、铝-碳化硼-石墨烯纳米复合材料中的任意一种，其中，石墨烯为氧化石墨烯、氮掺杂石墨烯、硼掺杂石墨烯、金属掺杂石墨烯中的任意一种；第二层采用银纤维防辐射面料，该银纤维防辐射面料采用银纤维嵌织部分石墨烯纤维和尼龙长丝，银纤维含量40-60％，石墨烯纤维10-25％，其余为尼龙纤维。

3.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯纳米材料的高性能核辐射屏蔽装置，其特征在于：所述柔性防辐射多层石墨烯纳米复合材料的鞋面(2)采用双层面料，外层采用柔性防辐射石墨烯纳米复合材料，该防辐射石墨烯纳米复合材料为聚乙烯-石墨烯纤维纳米复合材料、聚醚醚酮(PEEK)-石墨烯纳米复合材料、聚醚酮(PEK)-石墨烯纳米复合材料、聚醚酮酮(PEKK)-石墨烯纳米复合材料、聚醚醚酮酮(PEEKK)-石墨烯纳米复合材料、聚醚酮醚酮酮(PEKEKK)-石墨烯纳米复合材料、聚苯酯-石墨烯纳米复合材料、聚偏氟乙烯(PVDF)-石墨烯纳米复合材料、铅橡胶-石墨烯纳米复合材料中的任意一种，防辐射石墨烯纳米复合材料中，石墨烯为石墨烯纳米纤维、石墨烯纳米片，硼掺杂石墨烯纳米纤维、氮掺杂石墨烯纳米纤维中的任意一种，石墨烯添加量为5-35％；内层采用钨-FeNiB-聚氯丙烯嵌合石墨烯纳米纤维布，该钨-FeNiB-聚氯丙烯嵌合石墨烯纳米纤维布制备比例如下：钨粉占25-35％，FeNiB粉末占10-16％，石墨烯纤维占15-25％，聚氯丙烯占24-70％，聚乙酸丙烯酯粘合剂占6-10％，硼纤维增强剂占2-5％，硼玻璃粉占3-6％。

4.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯纳米材料的高性能核辐射屏蔽装置，其特征在于：所述防辐射袜(3)外表面沉积有金属或金属化合物纳米颗粒的聚酯纤维布，贴近脚皮肤一侧的内表面不含金属颗粒，金属或金属化合物是钨、钽、铅、铁、镉、钕、钆、铕、镝、锡、澜、钐、NdFeB、FeNiB中的任意一种或多种组合，金属纳米颗粒质量占比为35-50％，剩余比例为聚酯纤维。

5.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯纳米材料的高性能核辐射屏蔽装置，其特征在于：所述膝部柔性防辐射多层石墨烯纳米复合材料(4)、裆部柔性防辐射多层石墨烯纳米复合材料(5)、肘部柔性防辐射多层石墨烯纳米复合材料(6)防辐射材料采用三层防辐射材料，首层为橡胶-石墨烯纳米复合材料，第二层为高分子-石墨烯纳米复合材料，该高分子-石墨烯纳米复合材料为聚乙烯-石墨烯纳米复合材料、PVDF-石墨烯纳米复合材料、聚乙烯-聚氨酯-石墨烯纳米复合材料，铅硼聚乙烯-石墨烯纳米复合材料、聚氯乙烯-聚乙烯-石墨烯纳米复合材料、铅橡胶-石墨烯纳米复合材料，聚丙烯-石墨烯纳米复合材料、硼掺杂聚丙烯-石墨烯纳米复合材料、铅硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米复合材料、聚氨酯-石墨烯纳米复合材料、聚乙烯丙涤纶-石墨烯纳米复合材料中的任意一种，第三层为最内层的金属丝复合面料，该金属丝复合面料通过具有γ射线核辐射防护功能的经向金属纤维丝与具有中子慢化或中子吸收特性的纬向纤维纱线通过机织而成，金属纤维丝为铅纤维丝、钨金属丝、钽金属丝、铅合金纤维丝、钨合金纤维丝或钽合金纤维丝中的至少任意一种，纤维纱线为碳纤维、高密度聚乙烯纤维、聚四氟乙烯纤维、聚苯硫醚纤维、聚酰胺纤维、聚酯纤维或聚酰亚胺纤维、石墨烯纳米纤维，硼掺杂石墨烯纤维中的至少任意一种。

6.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯纳米材料的高性能核辐射屏蔽装置，其特征在于：所述常规部位防辐射多层石墨烯纳米复合材料(7)由三层防辐射材料组成，第一层为石墨烯增强金属基复合材料，第二层为硼掺杂石墨烯增强聚乙烯含铅板，第三层为为贴近内衣的屏蔽型防辐射复合无纺布；其中，石墨烯增强金属基复合材料中，石墨烯为氧化石墨烯、硼掺杂石墨烯、氮掺杂石墨烯中任意一种，所述金属为铅、钨、铁、镉、钕、钆、铕、镝、锡、澜、钐中的任意一种或多种组合；硼掺杂石墨烯增强聚乙烯含铅板由如下组分组成：聚乙烯:50份，硼掺杂石墨烯25份，铅粉:20份，辅助助剂：5份，硼掺杂石墨烯由化学气相沉积法制备而成。

7.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯纳米材料的高性能核辐射屏蔽装置，其特征在于：所述胸腹部防辐射多层石墨烯纳米复合材料(8)由四层组成，第一层为硼掺杂石墨烯增强聚乙烯含铅板，第二层为金属颗粒-石墨烯纳米纤维布，第三层为树脂-石墨烯纳米膜，第四层为贴近内衣的屏蔽型防辐射复合无纺布；硼掺杂石墨烯增强聚乙烯含铅板由如下组分组成：聚乙烯:50份，硼掺杂石墨烯25份，铅粉:20份，辅助助剂:5份，硼掺杂石墨烯由化学气相沉积法制备而成；金属颗粒-石墨烯纳米纤维布通过在预先制备的石墨烯纳米纤维布上溅射或熔喷纳米尺度的金属颗粒制备而成，金属颗粒可以为钨、钽、钐三种金属中的任意一种或多种组合；金属颗粒-石墨烯纳米复合纤维布质量组成如下：金属颗粒50-70％，石墨烯纤维：20-25％，粘合剂10-15％；金属颗粒在10nm-500nm之间；粘合剂为聚氨酯或环氧树脂；树脂-石墨烯纳米膜由如下配比组成：树脂20-35％，均苯四甲酸二酯10-15％，顺丁烯二酸酐10-16％，环氧丙烷丁基醚5-8％，硼掺杂石墨烯纳米片20-30％，碳化钨：12-20％，氧化铕5-10％，树脂-石墨烯纳米膜采用如下方法制备：将树脂融化后称量，加入均苯四甲酸二酯、顺丁烯二酸酐混合并搅拌均匀，然后加入环氧丙烷丁基醚，进一步搅拌均匀，将核辐射屏蔽增强纳米材料：硼掺杂石墨烯纳米片、碳化钨、氧化铕加入混合物中，搅拌均匀；随后将上述原料放入成膜容器中，在100-120℃下恒温固化1-2小时，然后升温至120-140℃进一步固化膜，树脂为环氧树脂、酚醛树脂、聚砜树脂、高粘度聚酯树脂、丙烯酸树脂中的任意一种。

8.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯纳米材料的高性能核辐射屏蔽装置，其特征在于：所述柔性防辐射石墨烯纳米复合材料的手套(9)采用硼掺杂石墨烯改性PVC软胶制备而成；所述头部防辐射多层石墨烯纳米复合材料(11)第一层为金属核辐射屏蔽面板，第二层选用柔性防辐射石墨烯纳米复合材料，第三层为高分子-硼掺杂石墨烯纳米复合膜，第四层为屏蔽型防辐射复合无纺布；其中，金属核辐射屏蔽面板中，金属可以为铅、钨、钽、碳化钨、硼化钨金属或金属化合物面板中的任意一种；柔性防辐射石墨烯纳米复合材料为橡胶-石墨烯纳米复合材料；屏蔽型防辐射复合无纺布采用如下步骤制备：将一定量的高分子粒料70-85％与一定比例的硼掺杂石墨烯10-25％及少量屏蔽剂5-10％熔融，经过喷丝板喷出后，利用气流或者机械成网，得到熔融无纺布；在所制得的熔融无纺布的表面，通过喷丝或刮涂的方式在外表面均匀附着上一层屏蔽剂，然后经过定型处理得到所述的屏蔽型防辐射复合无纺布，高分子粒料为聚丙烯、聚酯、粘胶纤维、聚乙烯和聚氯乙烯中的一种或任意组合，屏蔽剂为碳酸铽、氧化铕、氧化镧、氯化钨、硫酸钡中的一种或多种；高分子-硼掺杂石墨烯纳米复合膜中，高分子为聚乙烯、聚醚醚酮PEEK、聚醚酮PEK、聚醚酮酮PEKK、聚醚醚酮酮PEEKK、聚醚酮醚酮酮PEKEKK、聚苯酯、聚偏氟乙烯PVDF、聚四氟乙烯PTFE中的任意一种，硼掺杂石墨烯添加量为10-25％；所述面部防辐射多层石墨烯纳米复合材料(12)的第一层为钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米膜，第二层为硼掺杂石墨烯改性PVC软胶制备而成；其中，钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米膜通过预先制备含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米膜，并通过溅射或熔喷纳米尺度的钨金属颗粒制备而成，钨金属纳米颗粒尺度在10nm-600nm之间，钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米膜质量比为：钨20-45％，硼聚乙烯30-45％，硼掺杂石墨烯25-35％；硼掺杂石墨烯PVC改性软胶采用硼掺杂石墨烯纳米片20-30％、PVC色母粒65-77％和金属纳米颗粒经滴塑工艺制备而成，金属为钨、铁、镉、钕、钆、铕、镝、锡、澜、钐中的任意一种；眼部透明防辐射材料(13)为紧密贴合的双层材料，第一层为金属改性防辐射有机玻璃，金属改性防辐射有机玻璃为铅、钨、钡、钐改性的甲基丙烯酸甲酯MMA玻璃，第二层为石墨烯增强防辐射硼玻璃，其组成为：Na₂SiO₃ 25-50％，CaSiO₃ 30-45％，Na₂B₄O₇·10H₂O8-18％，B₂O₃占7-10％，Al₂O₃ 5-10％，SiO₂ 5-8％,硼掺杂石墨烯5-18％，PbO3-7％，材料按比例称重并混合后在1600℃下熔料20分钟，在模具中制得成型镜片；经修磨、退火、钢化处理即得；所述鼻部多孔防辐射石墨烯纳米复合筛网(14)采用双层筛网夹心面料，第一层为钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米筛网，第二层为硼掺杂石墨烯改性PVC软胶筛网制备而成，钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米筛网和硼掺杂石墨烯改性PVC软胶筛网之间有填充层，填充有金属改性硼掺杂石墨烯介孔或微孔纳米材料；钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米筛网通过预先制备含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米筛网，并通过溅射或熔喷纳米尺度的钨金属颗粒制备而成，钨金属纳米颗粒尺度在10nm-600nm之间，钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米筛网质量比为：钨：20-35％，硼聚乙烯：30-45％，硼掺杂石墨烯25-30％，筛网孔径在1微米-300微米之间；硼掺杂石墨烯改性PVC软胶筛网采用硼掺杂石墨烯纳米片20-30％、PVC色母粒65-77％和辅料3-5％经滴塑工艺制备而成，筛网孔径在1微米-300微米之间；金属改性硼掺杂石墨烯介孔或微孔纳米材料可以为钨-硼掺杂石墨烯气凝胶，钨-硼掺杂石墨烯三维介孔石墨烯纳米材料，钨-硼掺杂石墨烯微孔石墨烯纳米材料、钨-硼掺杂石墨烯骨架材料中的任意一种或组合，填充层厚度为0.5mm-2.0cm，填充层左右两侧连接有防辐射面罩过滤件(15)，下方连接有微型高纯防辐射储氧瓶(17)；防辐射面罩过滤件(15)外壳由二硼化钨-硼掺杂石墨烯纳米复合材料组成，最外侧中央位置设置有钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米筛网，内部填充有钨-硼掺杂石墨烯微孔气凝胶，钨-硼掺杂石墨烯介孔气凝胶，钨-硼掺杂石墨烯介孔石墨烯纳米材料，钨-硼掺杂石墨烯微孔石墨烯纳米材料中的任意一种；钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米筛网通过预先制备含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米筛网，并通过溅射或熔喷纳米尺度的钨金属颗粒制备而成，钨金属纳米颗粒尺度在10nm-600nm之间，所述钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米膜质量比为：钨：20-35％，硼聚乙烯：30-45％，硼掺杂石墨烯25-30％，筛网孔径在1微米-500微米之间；微型高纯防辐射储氧瓶(17)外壳为钨钢材质，内部填充有高纯氧气，并设置有氧气流量调节阀。

9.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯纳米材料的高性能核辐射屏蔽装置的屏蔽方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：用户穿上防辐射袜(3)，将穿上防辐射袜(3)的脚伸进耐磨防辐射多层石墨烯纳米复合材料的鞋底(1)和柔性防辐射多层石墨烯纳米复合材料的鞋面(2)组成的鞋内，穿上屏蔽服装；

步骤二：将设置有眼部透明防辐射材料(13)、鼻部多孔防辐射石墨烯纳米复合筛网(14)、防辐射面罩过滤件(15)、钨纳米颗粒-含硼聚乙烯-硼掺杂石墨烯纳米筛网(16)和微型高纯防辐射储氧瓶(17)的面部防辐射多层石墨烯纳米复合材料(12)戴在脸上；

步骤三：双手戴上手套，利用通过石墨烯纳米材料制备的防护服，对用户进行全身防护。