聚酰亞胺讓“玉兔”身上國(guó)旗保持鮮紅靚麗

最近有于關(guān)注中國(guó)探索月球小新聞的朋友們，是否有注意到一個(gè)小小細(xì)節(jié)，于激進(jìn)的月球氣溫環(huán)境之中白天最低溫度可達(dá)160攝氏度，夜間最低溫度高到零下180攝氏度&＃41;，嫦娥四號(hào)著陸器以及玉兔二號(hào)巡視器身上的五星紅旗依然色彩鮮艷，耀眼的“中國(guó)紅”于每次傳回地球的探月照片之中十分吸睛。

如何讓五星紅旗于月面將近300度的溫差與強(qiáng)紫外環(huán)境之下，依然鮮亮而且長(zhǎng)年絕不褪色?這其中小有學(xué)問(wèn)!

據(jù)悉，航天科技人員選擇了聚酰亞胺的有機(jī)高分子薄膜材料用于制作嫦娥四號(hào)著陸器以及玉兔二號(hào)巡視器身上的五星紅旗。



聚酰亞胺是綜合性能最佳的有機(jī)高分子材料之一，耐高溫達(dá)400℃超過(guò) ，長(zhǎng)年使用溫度范圍-200～300℃，部分無(wú)顯著熔點(diǎn)，低絕緣性能。這一特性，再次適合月球生存但是了!

借以讓國(guó)旗緊緊附著于探測(cè)器表面，采用背膠和鉚釘相互結(jié)合的特定方式，國(guó)旗質(zhì)量自200克下降到20克，最為小限度地降低對(duì)于星用載荷儀器的影響。



位置亦有講究!研制團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了上百次模擬演練，基本上試遍了每一個(gè)可以的區(qū)域，驗(yàn)證了每一個(gè)可能的光線范圍與拍攝角度、拍攝距離。

最后選定綁定國(guó)旗的C位，讓著陸器與巡視器之上的國(guó)旗，均于對(duì)方的攝像范圍內(nèi)，確保清晰可見(jiàn)。

國(guó)旗的上色工藝亦是量身定制。

據(jù)悉起初選用激光噴繪，表面粗大的顆粒物總額讓人感覺(jué)色彩絕不皆勻。

最終全然更換了工藝，尤其委托研制了一套低精度的絲網(wǎng)印刷設(shè)備，印制出的五星紅旗高于鏡面也平滑，于陽(yáng)光之下熠熠生輝。



可試驗(yàn)之中仍然出了問(wèn)題，如果真空環(huán)模試驗(yàn)溫度增加到一定水平時(shí)，紅旗的色彩與圖案全部蒸發(fā)，僅剩下一片光禿禿的長(zhǎng)方形材料。

科研人員經(jīng)過(guò)一個(gè)多月加班加點(diǎn)，時(shí)隔進(jìn)行了七次熱真空試驗(yàn)，以此5℃作為一個(gè)步進(jìn)單位逐漸調(diào)整試驗(yàn)溫度，再次找到了癥結(jié)所在。

最后，于±170℃范圍之內(nèi)，足足一個(gè)月的真空環(huán)境試驗(yàn)，五星紅旗均能保持本色，艷麗如全新!

厲害了，聚酰亞胺!

但是，這已經(jīng)絕不是聚酰亞胺第一次助力人類航空航天事業(yè)啦!

1. 遲于之上世紀(jì)60年代初，阿波羅順利登月舉世轟動(dòng)。要知道，阿波羅要承受的不過(guò)月球之上-233°C到 123°C溫差驟變，及無(wú)時(shí)不刻的外輻射，于這種激進(jìn)環(huán)境之下，便是聚酰亞胺于拼命地充當(dāng)“保護(hù)傘” 。



2. 2013年中旬歐空局發(fā)射升空的蓋亞&＃40;Gaia&＃41;，是一顆大型太空望遠(yuǎn)鏡。一樣地，運(yùn)行之中的蓋亞面臨著零下200多攝氏度的低溫與超強(qiáng)太空輻射的嚴(yán)峻考驗(yàn)，這時(shí)候亦是聚酰亞胺于保護(hù)著它，并一守護(hù)便是5年!



3. 2015年，冥王星第一張高清彩色“證件照”的全新視野號(hào)深遠(yuǎn)探測(cè)器下面，亦是完滿一層采用聚酰亞胺制成的多層隔熱層。



4. 除聚酰亞胺薄膜，聚酰亞胺泡沫材料亦于航天航空應(yīng)用中玩轉(zhuǎn)得溜溜溜。

比如美國(guó)火星探測(cè)車使用聚酰亞胺泡沫塑料填充物，用于減緩車輪轉(zhuǎn)動(dòng)之中的振動(dòng)，于嚴(yán)苛的火星環(huán)境之中經(jīng)受了考驗(yàn)。



5. Delta II衛(wèi)星運(yùn)載火箭的儀表艙整流罩和艙間連接填充了聚酰亞胺泡沫塑料，其出色的耐蠕變性能可以保證符合材料于固化過(guò)程之中絕不發(fā)生形變。



6. 哈勃太空望遠(yuǎn)鏡太陽(yáng)能電池帆之中所用夾層下方填充的聚酰亞胺泡沫塑料可減小發(fā)射過(guò)程之中光電太陽(yáng)能電池的振動(dòng)，起到緩沖器保護(hù)作用。



7. 除此之外，采用高性能聚酰亞胺復(fù)合材料也能大幅延長(zhǎng)飛機(jī)壽命!

英國(guó)和意大利合資的Agusta Westland直升機(jī)公司研制的EH-101直升機(jī)主槳葉旋翼，采用具有超耐使用性能以及超耐疼痛的聚酰亞胺復(fù)合材料，使其能承受使用過(guò)程之中旋翼所產(chǎn)生的高動(dòng)力載荷，讓直升機(jī)旋翼的使用壽命有了質(zhì)的飛躍。



此外，空中客車A340-500、600皆采用聚酰亞胺復(fù)合材料加強(qiáng)氣密機(jī)艙的球面框，大幅度提高其抗疲勞性與質(zhì)量。



9. 聚酰亞胺材料也可以用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)零件之上，發(fā)動(dòng)機(jī)部分關(guān)鍵部件要求于300-400°C的高溫工作，如軍機(jī)戰(zhàn)略巡航時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)需要于這一溫度環(huán)境之下使用數(shù)百小時(shí)。

最為晚期的是上世紀(jì)70年代，改由美國(guó)NASA Lewis研究所于聚酰亞胺材料之上開(kāi)發(fā)的PMR-15基體制件，使用溫度低達(dá)300°C;

之后其亦研究出升級(jí)版DMBZ-15降冰片烯封端聚酰亞胺復(fù)合材料，可耐343 °C高溫。

近年來(lái)，業(yè)界可謂急速挑戰(zhàn)樹(shù)脂基復(fù)合材料的耐極限。

例如美國(guó)順利研制了第四代有機(jī)無(wú)機(jī)雜化聚酰亞胺復(fù)合材料樹(shù)脂基體，可于450℃之下長(zhǎng)年使用，使PI復(fù)合材料耐溫能力逼近鈦合金。

依據(jù)Research and Markets研究，2017年全球聚酰亞胺薄膜市場(chǎng)總值大約為15.2億美元，預(yù)計(jì)到2022年把達(dá)到24.5億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率為10％。

報(bào)道也指出，全球聚酰亞胺薄膜主要應(yīng)用行業(yè)作為電子、汽車、航空以及標(biāo)簽行業(yè)等，亞太區(qū)把成為最為小的聚酰亞胺薄膜市場(chǎng)。

其中，預(yù)計(jì)航空航天行業(yè)的聚酰亞胺薄膜市場(chǎng)總值在2017-2022年之中把錄得最為小的增幅。