2022年7月24日,我国成功发射了重约23吨的问天实验舱,该实验舱对中国空间站的建设意义非凡。在这项重大成就的背后,有着来自浙江科研人员的贡献。
随着航天科技的迅猛发展,空间站、航空发电机等大国重器在极端苛刻的环境下,其表面涂层必须做到坚不可摧。
如我国的“天宫”号空间站所采用的太阳能柔性电池翼,是空间站舱外结构最为复杂、运动部件最多的系统。其展开、收缩及转动的可靠性,是空间站正常运行和任务成败的关键。
空间站太阳翼伸展机构润滑薄膜在面对滨海发射的高湿热环境时,需要展现出强大的适应性;同时,在长期在轨运行期间,还需要抵御高剂量原子氧的辐照。这些挑战对于材料的稳定性和性能都提出了极高的要求。为了确保太阳翼伸展机构的正常运行和持久耐用,科学家们需要研发出具备优异耐湿热、抗氧化、抗辐照等性能的新型薄膜材料,并不断优化其设计与制造工艺。
中国科学院宁波材料所海洋关键材料重点实验室蒲吉斌团队在省自然科学基金重点项目、省杰出青年科学基金项目支持下,聚焦空间站滨海发射和空间服役苛刻环境对高可靠、长寿命、低摩擦功能薄膜研制的战略需求,系统性开展功能薄膜的环境适应性微观结构和成分跨尺度调控等科学研究。
通过功能元素复合调控、纳米多层精细结构构筑及晶体取向的精准控制,蒲吉斌带领团队攻克了防护薄膜在潮湿环境和原子氧辐照下的性能劣化和早期失效的共性难题。他们研发的低环境敏感抗辐照薄膜,通过了文昌环境暴露适应性测试、15年高剂量原子氧加速辐照试验及热真空疲劳寿命试验,已经成功应用于包括问天实验舱在内的中国空间站柔性太阳翼伸展机构20000余件部件。这些薄膜为国之重器披上了坚不可摧的“铠甲”,确保了空间站的太阳翼在10年以上的在轨服役期间“张弛有度,收放自如”且“万无一失”。
中国科学院宁波材料所海洋关键材料重点实验室主任、研究员 蒲吉斌:未来,我们主要针对涉海的航天的,还有我们航空装备,适应海洋环境下的长寿命的功能防护材料体系,当然我们这里面还有包括一些长寿命的耐腐蚀的结构材料等,这是我们未来的实验室的发展重点目标之一。