聚酰亞胺又火了,竟可讓“玉兔”、“嫦娥”身上的國旗鮮紅靚麗
嫦娥四號著陸器地形地貌相機環(huán)拍全景圖(方位投影)。新華社發(fā)(國家航天局 供圖)
最近有在關(guān)注中國探索月球大新聞的朋友們,
是否有注意到一個小小細(xì)節(jié),
在極端的月球氣溫環(huán)境中(白天最高溫度可達(dá)160攝氏度,夜間最低溫度低到零下180攝氏度),
嫦娥四號著陸器及玉兔二號巡視器身上的五星紅旗依然色彩鮮艷,
亮麗的“中國紅”在每次傳回地球的探月照片中十分吸睛。
如何讓五星紅旗在月面近300度的溫差和強紫外環(huán)境下,依然鮮亮且長久不褪色?
這其中大有學(xué)問!
據(jù)悉,航天科技人員選擇了聚酰亞胺的有機高分子薄膜材料用于制作嫦娥四號著陸器及玉兔二號巡視器身上的五星紅旗。
聚酰亞胺是綜合性能最佳的有機高分子材料之一,耐高溫達(dá)400℃以上 ,長期使用溫度范圍-200~300℃,部分無明顯熔點,高絕緣性能。這一特性,再適合月球生存不過了!
為了讓國旗牢牢附著在探測器表面,采用背膠與鉚釘相結(jié)合的固定方式,國旗質(zhì)量從200克下降到20克,最大限度地降低對星用載荷儀器的影響。
位置也有講究!研制團(tuán)隊進(jìn)行了上百次模擬演練,幾乎試遍了每一個可用的區(qū)域,驗證了每一個可能的光線范圍和拍攝角度、拍攝距離。
最終選定綁定國旗的C位,讓著陸器和巡視器上的國旗,都在對方的攝像范圍之內(nèi),確保清晰可見。
國旗的上色工藝也是量身定制。
據(jù)悉最初選用激光噴繪,表面細(xì)小的顆粒物總讓人感覺色彩不均勻。
最后完全更換了工藝,特別委托研制了一套高精度的絲網(wǎng)印刷設(shè)備,印制出的五星紅旗比鏡面還光滑,在陽光下熠熠生輝。
可試驗中還是出了問題,當(dāng)真空環(huán)模試驗溫度增加到一定水平時,紅旗的色彩和圖案全部蒸發(fā),只剩下一片光禿禿的長方形材料。
科研人員經(jīng)過一個多月加班加點,連續(xù)進(jìn)行了七次熱真空試驗,以5℃為一個步進(jìn)單位逐步調(diào)整試驗溫度,終于找到了癥結(jié)所在。
最終,在±170℃范圍內(nèi),整整一個月的真空環(huán)境試驗,五星紅旗都能保持本色,鮮艷如新!
厲害了,聚酰亞胺!
不過,這已不是聚酰亞胺第一次助力人類航空航天事業(yè)啦!
除了聚酰亞胺薄膜,聚酰亞胺泡沫材料也在航天航空應(yīng)用中玩轉(zhuǎn)得溜溜溜。
比如美國火星探測車使用聚酰亞胺泡沫塑料填充物,用于減緩車輪轉(zhuǎn)動中的振動,在嚴(yán)酷的火星環(huán)境中經(jīng)受了考驗。
此外,采用高性能聚酰亞胺復(fù)合材料還能大大延長飛機壽命!
英國與意大利合資的Agusta Westland直升機公司研制的EH-101直升機主槳葉旋翼,采用具有超耐用性能及超耐疲勞的聚酰亞胺復(fù)合材料,使其能承受使用過程中旋翼所產(chǎn)生的高動力載荷,讓直升機旋翼的使用壽命有了質(zhì)的飛躍。
最早期的是上世紀(jì)70年代,由美國NASA Lewis研究所在聚酰亞胺材料上開發(fā)的PMR-15基體制件,使用溫度高達(dá)300°C;
隨后其又研究出升級版DMBZ-15降冰片烯封端聚酰亞胺復(fù)合材料,可耐343 °C高溫。
近年來,業(yè)界可謂不斷挑戰(zhàn)樹脂基復(fù)合材料的耐熱極限。
例如美國成功研制了第四代有機無機雜化聚酰亞胺復(fù)合材料樹脂基體,可在450℃下長期使用,使PI復(fù)合材料耐溫能力逼近鈦合金。
根據(jù)Research and Markets研究,2017年全球聚酰亞胺薄膜市場總值約為15.2億美元,預(yù)計到2022年將達(dá)到24.5億美元,年復(fù)合增長率為10%。
報道還指出,全球聚酰亞胺薄膜主要應(yīng)用行業(yè)為電子、汽車、航空及標(biāo)簽行業(yè)等,亞太區(qū)將成為最大的聚酰亞胺薄膜市場。
當(dāng)中,預(yù)計航空航天行業(yè)的聚酰亞胺薄膜市場總值于2017-2022年中將錄得最大的增幅。
看來,聚酰亞胺在航空航天的應(yīng)用,前景可期啊!
不過,聚酰亞胺技術(shù)在世界范圍內(nèi)呈寡頭壟斷局面,技術(shù)封鎖嚴(yán)密。聚酰亞胺薄膜發(fā)展較好,擁有技術(shù)的巨頭企業(yè)較多,但聚酰亞胺薄膜仍屬于高技術(shù)壁壘行業(yè)。
目前全球產(chǎn)能仍然主要由國外少數(shù)企業(yè)所壟斷,包括美國杜邦、日本鐘化、韓國SKPI以及日本宇部興產(chǎn)株式會社等。
“玉兔”、“嫦娥”雖然登月了,中國的聚酰亞胺產(chǎn)業(yè)也要繼續(xù)加油啊!
資料來源:中國聚合物網(wǎng)、話匣子、東方財富網(wǎng)、NASA官網(wǎng)
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