特種功能防護涂層/薄膜材料助力中國空間站項目

4月29日，中國空間站天和號核心艙發射升空。中國科學院寧波材料技術與工程研究所海洋新材料與應用技術重點實驗室王立平研究員和薛群基院士團隊，承擔了空間站艙內環境控制和生命保障系統防腐抗菌多功能一體化涂層、艙間抽氣泵高可靠與高強韌化延壽薄膜、柔性太陽翼伸展機構抗輻照損傷與低環境敏感性薄膜的研制和生產任務。項目團隊經過反復的方案論證和技術創新、大量實驗和科學分析、系列可靠性試驗考核，為天和號核心艙成功發射提供了有力保障，為我國空間站建設貢獻了力量。

環境控制和生命保障系統是空間站中較為復雜的系統，關系到航天員的生命安全以及能否完成航天任務。艙內構件的表面防護涂層需兼具阻燃、抗菌、防霉、耐磨和防腐功能，各項技術要求遠高于民航標準。劉栓和郭小平帶領的研究小組，歷時2年通過對樹脂、功能填料及配套體系系統性設計和近千次實驗，攻克了輕合金和玻纖復合材料表面防護涂層強結合、多功能一體化、艙內抗老化黃變等關鍵技術，研發的空間站環境控制和生命保障系統功能防護涂層成功應用于坐便器、熱合機構、醫學信息綜合管理系統、醫學設備電源管理裝置、大小便收集控制器、回風口及散流器、食品加熱裝置等1 000余件產品部件。

艙間抽氣泵用于空間站節點艙與氣閘艙的壓控系統，可將出艙活動前艙內的空氣抽送給相鄰的密封艙段，以節省氧氣資源，是保障空間站宇航員和貨物出/進艙的核心設備。針對航天科技六院11所研制的空間站干式真空泵，杜玉潔和蒲吉斌帶領的研究小組突破了鈦合金表面高強韌化薄膜的界面強化技術、抗沖擊和抗疲勞長壽命技術、轉子精密型線均勻低應力可控制備技術等，解決了空間失重、高速和多次啟停沖擊工作條件下齒輪、轉子等部件高損傷和異常失效等瓶頸問題。通過地面全壽命試驗考核，研制的高可靠與高強韌化延壽薄膜成功應用于天和號以及后續發射的問天號和夢天號氣閘艙抽氣泵，將保障其在軌高穩定可靠和長壽命工作。

天宮號空間站采用了先進的三結砷化鎵太陽能柔性電池翼，天和號太陽翼單側翼展近13米，而2022年發射升空的實驗艙的太陽翼單側翼展將達到30米。柔性太陽翼和機械臂是空間站艙外結構最復雜、運動部件最多的系統，其可靠的展開/收縮/轉動是空間站正常運行和任務成敗的關鍵?？臻g站太陽翼伸展機構濺射薄膜面臨文昌臨海發射高濕熱環境和長期在軌高劑量原子氧輻照的挑戰。蒲吉斌和王海新帶領的研究小組通過功能元素復合調控、納米多層精細結構構筑及晶體取向控制等創新技術，成功解決了防護薄膜在潮濕環境和原子氧輻照下的性能劣化和早期失效的共性難題。研發的低環境敏感抗輻照薄膜通過了文昌環境暴露適應性、15年高劑量原子氧加速輻照試驗和熱真空疲勞壽命試驗，成功應用于天和號（已展翼成功）以及后續發射的實驗艙柔性太陽翼伸展機構20 000余件部件，確保其在10年以上的在軌服役期間“張弛有度，收放自如”。

（來源：中國科學報）