上海硅酸鹽所研制的多種材料與載荷應(yīng)用于中國空間站夢天實驗艙任務(wù)

 10月31日15時37分，中國空間站夢天實驗艙在海南文昌航天發(fā)射場由長征五號B遙四運載火箭發(fā)射升空。中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所承擔了高溫材料科學(xué)實驗柜，高溫隔熱屏、KS-ZA無機白漆熱控涂層、耐輻照舷窗玻璃、太陽翼展開機構(gòu)鈦合金微弧氧化熱控耐磨涂層、載荷適配器光亮陽極氧化涂層、氧化物耐磨陶瓷涂層，高導(dǎo)熱氮化鋁絕緣散熱陶瓷組件，高Q微波介質(zhì)陶瓷及元件，高溫壓電陶瓷等多種材料與載荷的研制和生產(chǎn)任務(wù)。

上海硅酸鹽所聯(lián)合中科院國家空間科學(xué)中心、中國航天科技集團蘭州空間技術(shù)物理研究所、中科院沈陽自動化所、中科院金屬所，牽頭承擔了空間站高溫材料實驗柜任務(wù)?？臻g站高溫材料實驗柜由控制模塊、高溫爐模塊、批量樣品管理模塊、X射線透射成像模塊組成，是集材料制備、加工、原位檢測、實時觀察和診斷于一體的綜合性自動化實驗系統(tǒng)。團隊經(jīng)過六年攻關(guān)，攻克了低功耗高效長壽加熱技術(shù)、高溫材料制備溫場精確控制技術(shù)、批量樣品自動化管理技術(shù)、X射線透射成像實時觀察技術(shù)、多功能樣品盒在線測量技術(shù)、旋轉(zhuǎn)磁場、主動冷卻等多項關(guān)鍵技術(shù)，研制了初樣電性件、初樣鑒定件和正樣產(chǎn)品。高溫材料柜最高加熱溫度達1600℃、溫度穩(wěn)定度±0.25℃、最大溫度梯度150℃/cm、批量自動化管理16支樣品等多項技術(shù)指標優(yōu)于國際空間站同類實驗裝置。X射線透射成像實時觀察是高溫材料柜的特色，是國際上首次在空間站上行X射線實驗裝置，并達到了20fps成像速率下5um的分辨率先進技術(shù)指標，可實現(xiàn)材料熔融凝固過程的動態(tài)實時成像與實時觀察。高溫材料實驗柜支持在太空中開展高溫金屬與合金材料、先進半導(dǎo)體材料、功能晶體材料、陶瓷及復(fù)合材料、納米材料、生物材料、能源材料、新型材料等研究主題。首批上行中科院金屬所、半導(dǎo)體所、上海硅酸鹽所、清華大學(xué)、上海交通大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)等16支科學(xué)實驗樣品。上海硅酸鹽所高溫材料實驗柜研制團隊對每個上行樣品在地面進行了大量的匹配實驗，并設(shè)計了具有抗力學(xué)振動功能的3個高溫材料樣品貨包。首批樣品完成在軌試驗后，有望獲得若干具有價值的原創(chuàng)性的空間科學(xué)研究結(jié)果。

高溫材料科學(xué)實驗柜正樣交付測試

工程師檢查高溫材料科學(xué)實驗柜高溫爐模塊電裝

    研制的夢天實驗艙用高溫隔熱屏具備重量輕、真空當量導(dǎo)熱系數(shù)低等特點，有效解決了夢天實驗艙發(fā)動機熱隔絕的難題，保障了實驗艙的正常工作。同時，為解決夢天實驗艙內(nèi)部功率設(shè)備散熱的難題，艙體外表面大面積應(yīng)用了KS-ZA無機白漆熱控涂層，作為夢天實驗艙表面散熱的皮膚。此外，研制的耐輻照舷窗玻璃、太陽翼展開機構(gòu)鈦合金微弧氧化熱控耐磨涂層以及載荷適配器光亮陽極氧化涂層也在夢天實驗艙得到應(yīng)用。

高溫多層隔熱材料

    研制的高導(dǎo)熱氮化鋁絕緣散熱陶瓷組件（關(guān)重件）解決了問天實驗艙、夢天實驗艙大功率滾環(huán)模塊電傳輸裝置因熱耗散引起的傳輸效率下降問題，保證了實驗艙主太陽翼發(fā)電收集效率，為后期空間站在軌試驗提供電能保障。

大功率滾環(huán)模塊用高導(dǎo)熱絕緣氮化鋁陶瓷組件

    在長征五號B火箭用材料保障方面，上海硅酸鹽所研制的耐磨涂層應(yīng)用于火箭發(fā)動機渦輪泵端面動密封，滿足了高速、高壓、富氧、寬溫域交變熱沖擊等苛刻磨損服役要求，實現(xiàn)了涂層耐磨與密封一體化。

耐磨涂層噴涂在相關(guān)部件表面

    研制的高溫壓電陶瓷應(yīng)用于搭載夢天艙的長征五號B遙四運載火箭遙測系統(tǒng)。  

高溫壓電陶瓷

高Q微波介質(zhì)陶瓷及元件

據(jù)悉，我國空間站建造已進入收官階段。夢天實驗艙任務(wù)后，還將實施天舟五號、神舟十五號飛行和神舟十四號返回等任務(wù)，完成空間站建造。