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最近有在關(guān)注中國探索月球大新聞的朋友們，
是否有注意到一個(gè)小小細(xì)節(jié)，
在極端的月球氣溫環(huán)境中（白天最高溫度可達(dá)160攝氏度，夜間最低溫度低到零下180攝氏度），
嫦娥四號(hào)著陸器及玉兔二號(hào)巡視器身上的五星紅旗依然色彩鮮艷，
亮麗的“中國紅”在每次傳回地球的探月照片中十分吸睛。
如何讓五星紅旗在月面近300度的溫差和強(qiáng)紫外環(huán)境下，依然鮮亮且長久不褪色？
這其中大有學(xué)問！
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℃以上 ，長期使用溫度范圍-200～300℃，部分無明顯熔點(diǎn)，高絕緣性能。這一特性，再適合月球生存不過了！
為了讓國旗牢牢附著在探測器表面，采用背膠與鉚釘相結(jié)合的固定方式，國旗質(zhì)量從200克下降到20克，最大限度地降低對星用載荷儀器的影響。
位置也有講究！研制團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了上百次模擬演練，幾乎試遍了每一個(gè)可用的區(qū)域，驗(yàn)證了每一個(gè)可能的光線范圍和拍攝角度、拍攝距離。
最終選定綁定國旗的C位，讓著陸器和巡視器上的國旗，都在對方的攝像范圍之內(nèi)，確保清晰可見。
國旗的上色工藝也是量身定制。
據(jù)悉最初選用激光噴繪，表面細(xì)小的顆粒物總讓人感覺色彩不均勻。
最后完全更換了工藝，特別委托研制了一套高精度的絲網(wǎng)印刷設(shè)備，印制出的五星紅旗比鏡面還光滑，在陽光下熠熠生輝。
可試驗(yàn)中還是出了問題，當(dāng)真空環(huán)模試驗(yàn)溫度增加到一定水平時(shí)，紅旗的色彩和圖案全部蒸發(fā)，只剩下一片光禿禿的長方形材料。
科研人員經(jīng)過一個(gè)多月加班加點(diǎn)，連續(xù)進(jìn)行了七次熱真空試驗(yàn)，以5℃為一個(gè)步進(jìn)單位逐步調(diào)整試驗(yàn)溫度，終于找到了癥結(jié)所在。
最終，在±170℃范圍內(nèi)，整整一個(gè)月的真空環(huán)境試驗(yàn)，五星紅旗都能保持本色，鮮艷如新！
厲害了，聚酰亞胺！
不過，這已不是聚酰亞胺第一次助力人類航空航天事業(yè)啦！
1. 早在上世紀(jì)60年代末，阿波羅成功登月舉世轟動(dòng)。要知道，阿波羅要承受的可是月球上-233°C到 123°C溫差驟變，以及無時(shí)不刻的外輻射，在這種極端環(huán)境下，就是聚酰亞胺在默默地充當(dāng)“保護(hù)傘” 。
2. 2013年底歐空局發(fā)射升空的蓋亞（Gaia），是一顆大型太空望遠(yuǎn)鏡。同樣地，運(yùn)行中的蓋亞面臨著零下200多攝氏度的低溫和超強(qiáng)太空輻射的嚴(yán)峻考驗(yàn)，這時(shí)候也是聚酰亞胺在保護(hù)著它，并且一守護(hù)就是5年！
3. 2015年，冥王星第一張高清彩色“證件照”的新視野號(hào)深刻探測器上面，也是滿滿一層采用聚酰亞胺制成的多層隔熱層。
4. 除了聚酰亞胺薄膜，聚酰亞胺泡沫材料也在航天航空應(yīng)用中玩轉(zhuǎn)得溜溜溜。
比如美國火星探測車使用聚酰亞胺泡沫塑料填充物，用于減緩車輪轉(zhuǎn)動(dòng)中的振動(dòng)，在嚴(yán)酷的火星環(huán)境中經(jīng)受了考驗(yàn)。
5. Delta II衛(wèi)星運(yùn)載火箭的儀表艙整流罩及其艙間連接填充了聚酰亞胺泡沫塑料，其優(yōu)異的耐蠕變性能可保證符合材料在固化過程中不發(fā)生形變。
6. 哈勃太空望遠(yuǎn)鏡太陽能電池帆中所用夾層中間填充的聚酰亞胺泡沫塑料可減小發(fā)射過程中光電太陽能電池的振動(dòng)，起到緩沖保護(hù)作用。
英國與意大利合資的Agusta Westland直升機(jī)公司研制的EH-101直升機(jī)主槳葉旋翼，采用具有超耐用性能及超耐疲勞的聚酰亞胺復(fù)合材料，使其能承受使用過程中旋翼所產(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。
另外，空中客車A340-500、600均采用聚酰亞胺復(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和質(zhì)量。
最早期的是上世紀(jì)70年代，由美國NASA Lewis研究所在聚酰亞胺材料上開發(fā)的PMR-15基體制件，使用溫度高達(dá)300°C；
隨后其又研究出升級(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，業(yè)界可謂不斷挑戰(zhàn)樹脂基復(fù)合材料的耐熱極限。
例如美國成功研制了第四代有機(jī)無機(jī)雜化聚酰亞胺復(fù)合材料樹脂基體，可在450℃下長期使用，使PI復(fù)合材料耐溫能力逼近鈦合金。
根據(jù)Research and Markets研究，2017年全球聚酰亞胺薄膜市場總值約為15.2億美元，預(yù)計(jì)到2022年將達(dá)到24.5億美元，年復(fù)合增長率為10%。
報(bào)道還指出，全球聚酰亞胺薄膜主要應(yīng)用行業(yè)為電子、汽車、航空及標(biāo)簽行業(yè)等，亞太區(qū)將成為最大的聚酰亞胺薄膜市場。
當(dāng)中，預(yù)計(jì)航空航天行業(yè)的聚酰亞胺薄膜市場總值于2017-2022年中將錄得最大的增幅。
看來，聚酰亞胺在航空航天的應(yīng)用，前景可期��！
不過，聚酰亞胺技術(shù)在世界范圍內(nèi)呈寡頭壟斷局面，技術(shù)封鎖嚴(yán)密。聚酰亞胺薄膜發(fā)展較好，擁有技術(shù)的巨頭企業(yè)較多，但聚酰亞胺薄膜仍屬于高技術(shù)壁壘行業(yè)。
目前全球產(chǎn)能仍然主要由國外少數(shù)企業(yè)所壟斷，包括美國杜邦、日本鐘化、韓國SKPI以及日本宇部興產(chǎn)株式會(huì)社等。
“玉兔”、“嫦娥”雖然登月了，中國的聚酰亞胺產(chǎn)業(yè)也要繼續(xù)加油啊！
作者：中國塑料機(jī)械網(wǎng) 來源：中國塑料機(jī)械網(wǎng)信息中心
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