10月31日15時(shí)37分，中國(guó)空間站夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙在海南文昌發(fā)射升空。在夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙中，高溫材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜和多種材料與載荷研制任務(wù)由中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所承擔(dān)。
上海硅酸鹽所聯(lián)合中科院國(guó)家空間科學(xué)中心、中國(guó)航天科技集團(tuán)蘭州空間技術(shù)物理研究所、中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化所、中科院金屬所，承擔(dān)了空間站高溫材料實(shí)驗(yàn)柜任務(wù)。實(shí)驗(yàn)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(cè)、實(shí)時(shí)觀察和診斷于一體的綜合性自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
(資料圖)
高溫材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜正樣交付測(cè)試 上海硅酸鹽所供圖
工程師檢查高溫材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜高溫爐模塊上海硅酸鹽所供圖
此外，該所牽頭研制的高溫隔熱屏、KS-ZA無機(jī)白漆熱控涂層、耐輻照舷窗玻璃、太陽(yáng)翼展開機(jī)構(gòu)鈦合金微弧氧化熱控耐磨涂層、載荷適配器光亮陽(yáng)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（品質(zhì)因數(shù)）微波介質(zhì)陶瓷及元件，高溫壓電陶瓷等多種材料技術(shù)指標(biāo)優(yōu)異。
經(jīng)過6年攻關(guān)，研究團(tuán)隊(duì)攻克了低功耗高效長(zhǎng)壽加熱技術(shù)、高溫材料制備溫場(chǎng)精確控制技術(shù)、批量樣品自動(dòng)化管理技術(shù)、X射線透射成像實(shí)時(shí)觀察技術(shù)、多功能樣品盒在線測(cè)量技術(shù)、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)、主動(dòng)冷卻等多項(xiàng)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(dá)1600℃、溫度穩(wěn)定度±0.25℃、最大溫度梯度每厘米150℃、批量自動(dòng)化管理16支樣品等多項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)優(yōu)于國(guó)際空間站同類實(shí)驗(yàn)裝置。X射線透射成像實(shí)時(shí)觀察是高溫材料柜的特色，是國(guó)際上首次在空間站上行X射線實(shí)驗(yàn)裝置，并達(dá)到了20幀速率成像速率下5微米的分辨率先進(jìn)技術(shù)指標(biāo)，可實(shí)現(xiàn)材料熔融凝固過程的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)成像與實(shí)時(shí)觀察。
大功率滾環(huán)模塊用高導(dǎo)熱絕緣氮化鋁陶瓷組件上海硅酸鹽所供圖
高Q微波介質(zhì)陶瓷及元件上海硅酸鹽所供圖
高溫材料實(shí)驗(yàn)柜支持在太空中開展高溫金屬與合金材料、先進(jìn)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。
夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙首批上行中科院金屬所、半導(dǎo)體所、上海硅酸鹽所等16支科學(xué)實(shí)驗(yàn)樣品。上海硅酸鹽所高溫材料實(shí)驗(yàn)柜研制團(tuán)隊(duì)對(duì)每個(gè)上行樣品在地面進(jìn)行了大量的匹配實(shí)驗(yàn)，并設(shè)計(jì)了具有抗力學(xué)振動(dòng)功能的3個(gè)高溫材料樣品貨包。首批樣品完成在軌試驗(yàn)后，有望獲得若干具有價(jià)值的原創(chuàng)性的空間科學(xué)研究結(jié)果。
高溫壓電陶瓷上海硅酸鹽所供圖
夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙用高溫隔熱屏具備重量輕、真空當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)低等特點(diǎn)，有效解決了夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙發(fā)動(dòng)機(jī)熱隔絕的難題，保障了實(shí)驗(yàn)艙的正常工作。同時(shí)，為解決夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)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(jī)白漆熱控涂層，作為夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙表面散熱的皮膚。此外，研制的耐輻照舷窗玻璃、太陽(yáng)翼展開機(jī)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(yáng)極氧化涂層也在夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙得到應(yīng)用。
其中高導(dǎo)熱氮化鋁絕緣散熱陶瓷組件（關(guān)重件）解決了問天實(shí)驗(yàn)艙、夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)艙主太陽(yáng)翼發(fā)電收集效率，為后期空間站在軌試驗(yàn)提供電能保障。
在長(zhǎng)征五號(hào)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(dòng)機(jī)渦輪泵端面動(dòng)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(shí)現(xiàn)了涂層耐磨與密封一體化。
該團(tuán)隊(duì)研制的高溫壓電陶瓷應(yīng)用于搭載夢(mèng)天艙的長(zhǎng)征五號(hào)B遙四運(yùn)載火箭遙測(cè)系統(tǒng)。
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