性能驗證/形狀記憶複合材料 載人登月大派用場

  在中國載人航天工程發布的2025年中國空間站科學研究與應用進展報告中,有一則關於形狀記憶聚合物及其複合材料,在太空中服役性能的研究。由哈爾濱工業大學冷勁松團隊主導的研究顯示,團隊在空間站開展了環氧、氰酸酯、聚酰亞胺、酚醛等多種形狀記憶聚合物及其複合材料的暴露實驗。

  結合空間輻照結果,篩選了可應用於空間可展開結構和在軌鎖緊釋放結構的優質基材。對比分析地面樣品和在軌暴露不同時間樣品的微觀形貌、材料性能等變化,空間輻照後樹脂表面由於原子氧侵蝕導致的氧化分解,普遍出現侵蝕厚度低於50μm(微米)的細密溝槽與淺坑。

  宏觀性能測試表明,形狀記憶聚合物材料經過1年空間輻照後表面侵蝕並未明顯影響到材料的形狀記憶性能、力學及熱學性能。上述研究系統揭示了空間輻照環境下形狀記憶聚合物及其複合材料梯度損傷機制和在軌演化規律,以及宏觀形狀記憶/力學性能與微觀結構損傷的關聯規律。

  在應用與前景方面,研究顯示,基於形狀記憶聚合物複合材料的可展開結構和鎖緊釋放結構具有結構簡單、輕質、展開可控、可靠性高等優勢,可實現材料─結構─功能一體化,為新型空間可展開結構設計和研製提供了材料基礎。

  科學家認為,基於形狀記憶聚合物複合材料的鉸鏈、鎖緊釋放機構、柔性太陽能電池系統等結構未來有望應用於中國空間站、探月工程、載人登月、行星探測等重大航天工程。\大公報記者劉凝哲