聚酰亚胺让“玉兔”身上国旗保持鲜红靓丽

最近有于关注中国探索月球小新闻的朋友们，是否有注意到一个小小细节，于激进的月球气温环境之中白天最低温度可达160摄氏度，夜间最低温度高到零下180摄氏度&＃41;，嫦娥四号着陆器以及玉兔二号巡视器身上的五星红旗依然色彩鲜艳，耀眼的“中国红”于每次传回地球的探月照片之中十分吸睛。

如何让五星红旗于月面将近300度的温差与强紫外环境之下，依然鲜亮而且长年绝不褪色?这其中小有学问!

据悉，航天科技人员选择了聚酰亚胺的有机高分子薄膜材料用于制作嫦娥四号着陆器以及玉兔二号巡视器身上的五星红旗。



聚酰亚胺是综合性能最佳的有机高分子材料之一，耐高温达400℃超过 ，长年使用温度范围-200～300℃，部分无显著熔点，低绝缘性能。这一特性，再次适合月球生存但是了!

借以让国旗紧紧附着于探测器表面，采用背胶和铆钉相互结合的特定方式，国旗质量自200克下降到20克，最为小限度地降低对于星用载荷仪器的影响。



位置亦有讲究!研制团队进行了上百次模拟演练，基本上试遍了每一个可以的区域，验证了每一个可能的光线范围与拍摄角度、拍摄距离。

最后选定绑定国旗的C位，让着陆器与巡视器之上的国旗，均于对方的摄像范围内，确保清晰可见。

国旗的上色工艺亦是量身定制。

据悉起初选用激光喷绘，表面粗大的颗粒物总额让人感觉色彩绝不皆匀。

最终全然更换了工艺，尤其委托研制了一套低精度的丝网印刷设备，印制出的五星红旗高于镜面也平滑，于阳光之下熠熠生辉。



可试验之中仍然出了问题，如果真空环模试验温度增加到一定水平时，红旗的色彩与图案全部蒸发，仅剩下一片光秃秃的长方形材料。

科研人员经过一个多月加班加点，时隔进行了七次热真空试验，以此5℃作为一个步进单位逐渐调整试验温度，再次找到了症结所在。

最后，于±170℃范围之内，足足一个月的真空环境试验，五星红旗均能保持本色，艳丽如全新!

厉害了，聚酰亚胺!

但是，这已经绝不是聚酰亚胺第一次助力人类航空航天事业啦!

1. 迟于之上世纪60年代初，阿波罗顺利登月举世轰动。要知道，阿波罗要承受的不过月球之上-233°C到 123°C温差骤变，及无时不刻的外辐射，于这种激进环境之下，便是聚酰亚胺于拼命地充当“保护伞” 。



2. 2013年中旬欧空局发射升空的盖亚&＃40;Gaia&＃41;，是一颗大型太空望远镜。一样地，运行之中的盖亚面临着零下200多摄氏度的低温与超强太空辐射的严峻考验，这时候亦是聚酰亚胺于保护着它，并一守护便是5年!



3. 2015年，冥王星第一张高清彩色“证件照”的全新视野号深远探测器下面，亦是完满一层采用聚酰亚胺制成的多层隔热层。



4. 除聚酰亚胺薄膜，聚酰亚胺泡沫材料亦于航天航空应用中玩转得溜溜溜。

比如美国火星探测车使用聚酰亚胺泡沫塑料填充物，用于减缓车轮转动之中的振动，于严苛的火星环境之中经受了考验。



5. Delta II卫星运载火箭的仪表舱整流罩和舱间连接填充了聚酰亚胺泡沫塑料，其出色的耐蠕变性能可以保证符合材料于固化过程之中绝不发生形变。



6. 哈勃太空望远镜太阳能电池帆之中所用夹层下方填充的聚酰亚胺泡沫塑料可减小发射过程之中光电太阳能电池的振动，起到缓冲器保护作用。



7. 除此之外，采用高性能聚酰亚胺复合材料也能大幅延长飞机寿命!

英国和意大利合资的Agusta Westland直升机公司研制的EH-101直升机主桨叶旋翼，采用具有超耐使用性能以及超耐疼痛的聚酰亚胺复合材料，使其能承受使用过程之中旋翼所产生的高动力载荷，让直升机旋翼的使用寿命有了质的飞跃。



此外，空中客车A340-500、600皆采用聚酰亚胺复合材料加强气密机舱的球面框，大幅度提高其抗疲劳性与质量。



9. 聚酰亚胺材料也可以用于飞机发动机零件之上，发动机部分关键部件要求于300-400°C的高温工作，如军机战略巡航时，发动机需要于这一温度环境之下使用数百小时。

最为晚期的是上世纪70年代，改由美国NASA Lewis研究所于聚酰亚胺材料之上开发的PMR-15基体制件，使用温度低达300°C;

之后其亦研究出升级版DMBZ-15降冰片烯封端聚酰亚胺复合材料，可耐343 °C高温。

近年来，业界可谓急速挑战树脂基复合材料的耐极限。

例如美国顺利研制了第四代有机无机杂化聚酰亚胺复合材料树脂基体，可于450℃之下长年使用，使PI复合材料耐温能力逼近钛合金。

依据Research and Markets研究，2017年全球聚酰亚胺薄膜市场总值大约为15.2亿美元，预计到2022年把达到24.5亿美元，年复合增长率为10％。

报道也指出，全球聚酰亚胺薄膜主要应用行业作为电子、汽车、航空以及标签行业等，亚太区把成为最为小的聚酰亚胺薄膜市场。

其中，预计航空航天行业的聚酰亚胺薄膜市场总值在2017-2022年之中把录得最为小的增幅。