嫦娥五號(hào)“飛天攬?jiān)隆北澈蟮膹?fù)合材料與技術(shù)
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北京時(shí)間12月17日，嫦娥五號(hào)返回器在內(nèi)蒙古四子王旗成功著陸，標(biāo)志著中國(guó)首次月球采樣返回任務(wù)圓滿(mǎn)完成。首次從月面起飛；首次在38萬(wàn)公里外的月球軌道進(jìn)行無(wú)人交會(huì)對(duì)接；首次帶月壤以接近第二宇宙速度返回地球……諸多首次疊加，搭建起2020年底令世界矚目的航天大戲。
1969年人類(lèi)第一次踏上月球，阿姆斯特朗在月球表面留下的腳印里，鞋底是用聚酯氨泡沫包裹三維的管狀尼龍纖維結(jié)構(gòu)制成的緩震復(fù)合材料，可以在吸收壓力之后進(jìn)行回彈，因?yàn)榫哂袃?yōu)秀的緩震性能，被用到了宇航員們的登月靴子上。
一同“上天”的材料還有制造奧爾德林和阿姆斯特朗所穿航天服遮陽(yáng)板用的聚砜（PSU）聚合物，這是一種堅(jiān)韌透明的塑料，可以抵抗極高的溫度。航天服使用的纖維制品主要是尼龍經(jīng)編織物、PU涂層尼龍織物、氯丁橡膠涂敷尼龍織物以及聚四氟乙烯、凱夫拉芳綸和諾梅克斯間位芳綸等纖維制品，阿波羅探月航天服的面料甚至達(dá)21層之多。
去年，NASA公布了新一代航天服，由包括凱夫拉芳綸和碳纖維在內(nèi)的多達(dá)350種材料構(gòu)成，厚度可控制在4.8mm左右，可適應(yīng)極端的環(huán)境條件。更輕薄的概念航天服最大特點(diǎn)在于融合了記憶合金、被動(dòng)彈性材料和靜電紡絲材料。
“嫦娥飛天”探月工程中，上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院復(fù)合材料研究所、金屬基復(fù)合材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研制出由SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料制成的行走棘爪，成功應(yīng)用于“玉兔二號(hào)”月球車(chē)。SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料具有重量輕、高剛度、高耐磨、耐沖擊、尺寸穩(wěn)定等特點(diǎn)，被稱(chēng)為“超級(jí)風(fēng)火輪”。
12月4日，中國(guó)國(guó)家航天局公布了嫦娥五號(hào)探測(cè)器在月球表面國(guó)旗展示的照片，這是繼嫦娥三號(hào)、四號(hào)任務(wù)后，五星紅旗又一次展現(xiàn)在月球表面，同時(shí)也是五星紅旗第一次月表動(dòng)態(tài)展示。五星紅旗由武漢紡織大學(xué)技術(shù)人員研制，以國(guó)產(chǎn)高性能芳綸纖維材料為主，采用“高效短流程嵌入式復(fù)合紡紗技術(shù)”，研制出高品質(zhì)月面展示國(guó)旗面料。
圍繞嫦娥五號(hào)，上海硅鹽酸研究所承擔(dān)了熱控涂層、高溫抗氧化涂層、高溫隔熱屏、發(fā)動(dòng)機(jī)包覆材料、柔性薄膜控涂層及組件、耐燒蝕天線透波窗，以及大尺寸二氧化碲晶體、壓電陶瓷等關(guān)鍵材料的研制。針對(duì)海南文昌“高溫、高濕、高鹽”發(fā)射環(huán)境，金屬研究所經(jīng)大量嘗試及優(yōu)化，研制出滿(mǎn)足新環(huán)境的鎂合金防腐導(dǎo)電性鍍層。中國(guó)航天科技集團(tuán)第八研究院上海復(fù)合材料科技有限公司提供了星載高精度高穩(wěn)定碳纖維復(fù)合材料相機(jī)框架制造及應(yīng)用技術(shù)制成的星載相機(jī)框架。
從飛天攬?jiān)碌胶娇蘸教欤瑥乃懡煌ǖ饺粘Ｉ?，?fù)合材料的百變性和多樣化使其適用于各種應(yīng)用領(lǐng)域，我們歡迎嫦娥五號(hào)凱旋，期待面向未知領(lǐng)域的下一次出征，更期待復(fù)合材料一次次科研發(fā)展和技術(shù)升級(jí)為人類(lèi)帶來(lái)更美好的生活。