嫦娥五号“飞天揽月”背后的复合材料与技术

玻纤情报网

北京时间12月17日，嫦娥五号返回器在内蒙古四子王旗成功着陆，标志着中国首次月球采样返回任务圆满完成。首次从月面起飞；首次在38万公里外的月球轨道进行无人交会对接；首次带月壤以接近第二宇宙速度返回地球……诸多首次叠加，搭建起2020年底令世界瞩目的航天大戏。

1969年人类第一次踏上月球，阿姆斯特朗在月球表面留下的脚印里，鞋底是用聚酯氨泡沫包裹三维的管状尼龙纤维结构制成的缓震复合材料，可以在吸收压力之后进行回弹，因为具有优秀的缓震性能，被用到了宇航员们的登月靴子上。

一同“上天”的材料还有制造奥尔德林和阿姆斯特朗所穿航天服遮阳板用的聚砜（PSU）聚合物，这是一种坚韧透明的塑料，可以抵抗极高的温度。航天服使用的纤维制品主要是尼龙经编织物、PU涂层尼龙织物、氯丁橡胶涂敷尼龙织物以及聚四氟乙烯、凯夫拉芳纶和诺梅克斯间位芳纶等纤维制品，阿波罗探月航天服的面料甚至达21层之多。

去年，NASA公布了新一代航天服，由包括凯夫拉芳纶和碳纤维在内的多达350种材料构成，厚度可控制在4.8mm左右，可适应极端的环境条件。更轻薄的概念航天服最大特点在于融合了记忆合金、被动弹性材料和静电纺丝材料。

“嫦娥飞天”探月工程中，上海交通大学材料科学与工程学院复合材料研究所、金属基复合材料国家重点实验室研制出由SiC颗粒增强铝基复合材料制成的行走棘爪，成功应用于“玉兔二号”月球车。SiC颗粒增强铝基复合材料具有重量轻、高刚度、高耐磨、耐冲击、尺寸稳定等特点，被称为“超级风火轮”。

12月4日，中国国家航天局公布了嫦娥五号探测器在月球表面国旗展示的照片，这是继嫦娥三号、四号任务后，五星红旗又一次展现在月球表面，同时也是五星红旗第一次月表动态展示。五星红旗由武汉纺织大学技术人员研制，以国产高性能芳纶纤维材料为主，采用“高效短流程嵌入式复合纺纱技术”，研制出高品质月面展示国旗面料。

围绕嫦娥五号，上海硅盐酸研究所承担了热控涂层、高温抗氧化涂层、高温隔热屏、发动机包覆材料、柔性薄膜控涂层及组件、耐烧蚀天线透波窗，以及大尺寸二氧化碲晶体、压电陶瓷等关键材料的研制。针对海南文昌“高温、高湿、高盐”发射环境，金属研究所经大量尝试及优化，研制出满足新环境的镁合金防腐导电性镀层。中国航天科技集团第八研究院上海复合材料科技有限公司提供了星载高精度高稳定碳纤维复合材料相机框架制造及应用技术制成的星载相机框架。

从飞天揽月到航空航天，从水陆交通到日常生活，复合材料的百变性和多样化使其适用于各种应用领域，我们欢迎嫦娥五号凯旋，期待面向未知领域的下一次出征，更期待复合材料一次次科研发展和技术升级为人类带来更美好的生活。