氣凝膠材料為“天問(wèn)一號(hào)”穿上神奇外衣

納米氣凝膠是一種并不被大眾熟知的神奇材料。它是由納米尺度的固體骨架構(gòu)成的一個(gè)三維立體網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)間包含著豐富的納米孔隙，孔隙率可以高達(dá)99.8%。由于它的骨架結(jié)構(gòu)是納米尺度的，可見光可以從中間穿過(guò)，同時(shí)會(huì)發(fā)生瑞利散射，讓最常見的二氧化硅氣凝膠肉眼看上去像是被凍住的藍(lán)色煙霧，這和天空呈現(xiàn)藍(lán)色的原理是一樣，所以它還有一個(gè)很好聽的綽號(hào)，叫做“藍(lán)煙”。

4月6日，央視網(wǎng)記者走進(jìn)中國(guó)航天科工三院306所，探秘這一“神奇”材料的研發(fā)實(shí)驗(yàn)室。306所作為航天科工集團(tuán)特種材料及工藝技術(shù)研究中心，是國(guó)內(nèi)最早開展氣凝膠材料研究的單位之一。早在2005年就通過(guò)對(duì)熱防護(hù)材料技術(shù)體系的追蹤和研判，敏銳地捕捉到氣凝膠材料未來(lái)將在空天領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用前景。

目前，306所氣凝膠研發(fā)團(tuán)隊(duì)研制的氣凝膠材料已應(yīng)用在長(zhǎng)征五號(hào)系列火箭、“天舟一號(hào)”上。我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)“天問(wèn)一號(hào)”上也應(yīng)用了兩種氣凝膠材料，他們將分別用來(lái)應(yīng)對(duì)“極熱”和“極寒”的考驗(yàn)。“極熱”考驗(yàn)出現(xiàn)在火星著陸階段，著陸發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量使周圍的溫度超過(guò)1000℃，氣凝膠材質(zhì)的隔熱組件能夠阻隔高溫，僅僅10mm左右的材料就能夠在整個(gè)著陸過(guò)程讓它身后的溫度達(dá)到可接受的范圍。“極寒”考驗(yàn)出現(xiàn)在火星巡視階段，火星車的表面鋪設(shè)大面積的氣凝膠板，能夠確?；鹦擒囋?130℃的環(huán)境正常工作。

為了給火星車減負(fù)，讓它“跑”的更快，“跑”的更遠(yuǎn)。306所氣凝膠研發(fā)團(tuán)隊(duì)在“天問(wèn)一號(hào)”上使用的是超低密度的氣凝膠，其密度只有15mg/cm3，同等體積下，重量只有鋼的1/500，鋁的1/180，水的1/60。

面對(duì)“天問(wèn)一號(hào)”的嚴(yán)酷工作環(huán)境，306所氣凝膠研發(fā)團(tuán)隊(duì)秉承航天工作者“嚴(yán)、慎、細(xì)、實(shí)”的工作作風(fēng)，嘗試了上百種配方，把幾十個(gè)工藝參數(shù)化整為零，開展了大量的驗(yàn)證試驗(yàn)，經(jīng)歷一次次失敗，一次次從頭再來(lái)，終于解決了原理性問(wèn)題。為了確保萬(wàn)無(wú)一失，“天問(wèn)一號(hào)”上用到的兩種氣凝膠材料先后經(jīng)過(guò)98項(xiàng)試驗(yàn)測(cè)試。而且每一項(xiàng)試驗(yàn)都需要經(jīng)過(guò)多個(gè)批次的重復(fù)驗(yàn)證。最終，他們研發(fā)的高性能氣凝膠材料如期趕上了飛往火星的航班?！?記者/李夏、通訊員/田少星)

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