航天特種高分子金屬材料研究與應用進展

何永富

(浙江中科恒泰新材料科技有限公司,浙江 紹興 312300)

航天特種高分子金屬材料作為技術發展的重要基礎，新型航天特種高分子金屬材料的研究需要以大一批新型材料研制為基礎，與此同時帶動更多航天材料研究與應用。新中國成立至今，航天事業的發展也帶動了我國眾多相關材料的研發與開展[1]。隨著我國經濟的迅速發展與增長，載人航天、探月等工程對材料研制有著越來越高的要求，因此也促進航天特種高分子金屬材料的發展。

1 航天特種高分子金屬材料研究

我國進行航天研究的歷史經過近半個世紀的迅速發展，我國航天事業取得了巨大成就。在此發展過程中，我國航天特種高分子金屬材料也經歷的由無到有的過程，并且在逐步的發展擴發，形成一個較為完善的航天特種高分子金屬材料體系，為我國航天工業的運載火箭、神舟飛船等研制提供了有力支撐。航天特種高分子金屬材料主要應用與航天制品的表面，如電器設備、發動機以及一些輔助設備表面。

1.1 特種高分子金屬材料抗核電磁脈沖性能

航天特種高分子金屬材料的使用，主要為解決航天產品儲存過程中出現的霉菌、鹽霧以及濕熱等問題。航天特種高分子金屬材料的應用具有保護層的常態固化、表干時間短以及施工工藝簡便等特點。隨著航天產品向著輕質化的方向不斷發展，其中應用大量復合材料，因此在飛行過程中經常會出現經典累積的情況，這一情況造成航天產品不能在陰雨天氣發射。而航天特種高分子金屬材料的應用能夠達到防靜電的目的，且能夠根據需求對其顏色進行調整，并且耐熱度有著明顯提高。航天特種高分子金屬材料針對防靜電、抗核電磁脈沖以及三防需求，能夠做到多功能防護，耐溫400℃、抗核電磁屏蔽效果≥40dB、表面密度0.7kg/m2～0.9kg/m2。并且航天特種高分子金屬材料針對耐燃氣、耐高溫及高靜電等能夠做到表面粗糙結構與地表面能，通過在其中疏水劑的添加，達到良好的超疏水效果。且航天特種高分子金屬材料的表面具有微突結構，觸角能夠達到138°。且航天特種高分子金屬材料通過表面涂覆能夠賦予光、電、磁等運動特性某些特殊性能，實現航天產品的反識別與加固。針對目前抗激光、隱身以及康核材料的特點，以降低目標可探測性為切入點，對航天特種高分子金屬材料的紅外隱身涂層以及雷達吸波隱身涂層進行研究。

1.2 航天特種高分子金屬材料的防熱性能

在航天工業的發展下，航天特種高分子金屬材料需要從原來的膨脹型、低熱流、短時間向著非膨脹型、高熱流、長時間進行轉變，從而適應不同產品、不同部位的防熱、絕熱、燒蝕以及高輻射需求。航天特種高分子金屬材料性防熱涂層性能見表1所示：

表1 航天特種高分子金屬材料的防熱涂層材料性能

目前航天特種高分子金屬材料中主要加入了酚醛樹脂、有機硅樹脂等。因樹脂的隔熱性好、耐燒性、彈性好、儲存時間長等特性，讓其能夠在多個航天產品中得到應用。且航天特種高分子金屬材料中加入樹脂后，成為非碳性材料，實現在紅外、雷達等吸波下進行隱身，但這種材料吸附性較差，不適用于強氣動沖刷以及強熱流沖刷。而航天特種高分子金屬材料在空間飛行器以及不同儀器設備中的應用，能夠通過調節飛行器表面的熱輻射率以及太陽吸收率實現控溫的效果，這樣能夠保證航天產品的內部結構以及儀器設備能夠在一個適宜的溫度范圍內進行工作，保證關鍵材料的正常工作。根據航天產品熱控要求的不同，對航天特種高分子金屬材料進行相應的調整。

2 航天特種高分子金屬材料應用進展

圖1 實驗論證結果曲線

為對航天特種高分子金屬材料的應用有效性，進行實驗論證，實驗論證采用相同質量與面積的不同材料檢驗。為保證實驗的嚴謹性，對傳統航天材料進行檢測，作為實驗論證對比，對出材料耐熱性、延展性、彈性等進行檢測作為材料綜合數據，即材料綜合性。其實驗論證結果曲線如圖1所示。

圖1代表將航天特種高分子金屬材料與傳統航天材料對比結果，其材料綜合性越高則證明材料在實際應用中特性越好。則根據上圖分析可以得出，航天特種高分子金屬材料與傳統航天材料相比有著很大差別。傳統航天材料具有一次性、長期儲存等特點，因此對其儲存壽命有著較高要求。航天特種高分子材料有著易老化的缺點，這也成為航天工業中的一個薄弱環節，大部分情況下航天特種高分子材料的存儲與使用壽命由材料制品的存儲壽命所決定。

3 結語

雖然在我國航天工業的不斷發展下，航天材料的研制得到了顯著的發展，但目前我國航天材料仍有部分需要，且材料性能與質量不穩定。傳統航天材料具有一次性、長期儲存等特點，因此對其儲存壽命有著較高要求。隨著我國經濟的迅速發展與增長，載人航天、探月等工程對材料研制有著越來越高的要求，航天特種高分子材料有著易老化的缺點，成為航天工業中的一個薄弱環節。因此對航天特種高分子金屬材料研究與應用進展，幫助我國航天工業能夠得到更好的發展。

[1]魏夢娟,章琦,張航天,吳一弦.通過正離子聚合原位制備聚谷氨酸芐酯-g-(聚四氫呋喃-b-聚異丁烯)/銀納米復合材料及其性能研究[J].高分子學報,2018(04)：464-474.