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　　6月18日下午，航天材料專家、中國航天科技集團公司運載火箭技術研究院航天材料及工藝研究所副總工程師趙建設作客新浪嘉賓訪談，介紹包括神九、天宮對接密封圈使用的高科技材料，趙建設介紹，目前許多航空材料已經應用于鐵路、發電等民用領域。以下為訪談實錄。視頻：防熱材料專家揭秘神九天宮對接密封圈　　訪談嘉賓：趙建設，男，44歲，陜西商州人，研究員，中國航天科技集團公司運載火箭技術研究院航天材料及工藝研究所副總工程師。2000年8月，中國運載火箭技術研究院材料學專業碩士研究生畢業。1991年8月到航天材料及工藝研究所參加工作，主要從事復合材料構件加工技術研究工作，獲得國防科學技術一等獎1項和多項省部級獎勵。針對碳基、樹脂基、陶瓷基等復合材料切削加工特性、加工機理、加工工藝方法等進行了深入的研究，尤其在高速低損傷加工技術研究方面有較高的造詣。　　主持人：新浪網友，大家好！我叫姬少亭，新華社記者，也是科學松鼠會的主持人，我們今天非常有幸地請到了趙建設老師，趙老師是中國航天科技集團公司運載火箭技術研究院航天材料及工藝研究所的副總工程師。趙老師，您好！　　趙建設：新浪各位朋友，大家好，主持人好！　　主持人：趙老師從事這方面的工作一共多少年了？　　趙建設：從1991年畢業到現在有21年了。　　主持人：這一次在神舟九號和天宮一號里，有哪些材料是您參與設計制作的？　　趙建設：從神舟九號防熱材料體系來說，外表面主要是兩大塊，一個是返回艙側壁，一個是防熱大底。兩大部件外表面熱防護系統材料是我們所研制的。其中返回艙外表面防熱材料有兩類，一類是中密度玻璃鋼，主要用在側壁防熱環，防熱框和艙蓋。還有低密度材料，一個是0.7gcm3密度，一個是0.5gcm3密度，0.7gcm3密度主要用在迎風面，0.5gcm3用在背風面。側壁后面是防熱大底，熱流是比較嚴重也是比較惡劣的是防熱大底，用的拐角環是中密度玻璃鋼，大面積也是低密度材料。低密度度材料是玻璃鋼蜂窩控制在金屬殼體上，對外面起到防護的作用。　　主持人：趙老師剛才講到，這個材料應用方面，火箭跟飛船是非常不同的，有哪些不同？　　趙建設：飛船主要側重兩個作用，一個是在太空運行過程中，要經歷正負100℃高低溫度交變。在返回的過程中，要扛氣流沖刷，引起結果是外表面是1000多度，靠外表面防熱材料，厚度大概25毫米左右，起到把外面近2000度的溫度降到艙內30度左右的溫度，主要是靠氣流沖刷過程中外表面的燒蝕帶走熱量，沒燒蝕原始層起到隔熱的作用，阻止溫度傳到艙內，保證航天員在艙內的安全。我們研究的材料主要是幾個部分，一個是整流罩，保護有效載核在上升過程中免收氣流沖刷引起的損傷。第二個，大的密封件，比如燃料輸送系統，管路的密封。儲存燃料的儲箱的密封。在研制過程中，對管路的密封包括箱體密封是最大的難點，保證良好的密封，密封材料就要跟燃料要有很好的相容性，否則燃料接觸密封件會引起密封圈的腐蝕，密封性能會下降。我們所里研制了兩種新的材料，一個是用于四氧化二氮，一個是用于偏二甲肼。　　主持人：您主要研究是耐高溫的材料，飛船一方面要耐高溫，一方面要耐低溫，如何使材料又能耐低溫又能耐高溫？　　趙建設：這是通過材料的改性，外表面要防熱，同時里面又加了適應環境溫度比較好的彈性材料，這樣能夠起到在高溫下能夠防熱，低溫下又不至于性能降低，性能降低引起功能的失效，從材料上進行一個改性。包括密封的一些大的密封件。剛才提到天宮一號跟飛船對接的部位有一個大的密封圈，這個也是我們所研制的，這個密封圈是非常關鍵的，既要保證分離能夠分離開，同時保證非常良好的密封，可以想象這個密封圈不能密封住，航天員在太空情況下會發生什麼嚴重的后果，所以密封圈研制也是項目關鍵的技術。　　主持人：您再稍微細致介紹一下，一方面能夠非常良好的密封性，另一方面又能夠及時完好的分開，這兩個特性是對它是矛盾的要求嗎？　　趙建設：應該說在某些方面是統一的關系，既要保證密封性能，又要保證不發生粘連，密封材料性能上要有它的特殊性，正因為有特殊性的要求，在材料體系上我們進行了優化改進。通過這一次交匯對接的情況來看效果還是非常好的。　　主持人：趙老師您從事這個工作已經很多年了，很想聽您講一講，我們材料研究在過去歷史中都實現了哪些突破？您剛才也講了，您個人除了對中國的了解之外，對美國和蘇聯也頗有了解麻煩您跟我們介紹一下這個情況。　　趙建設：從防熱材料的發展經過這么幾個階段，首先是防熱材料，燒蝕型防熱材料經歷了三代，第一代是玻璃酚醛。第二代是碳酚醛。第三代是先進的碳酚醛材料，這是從燒蝕材料。第二類發展是非燒蝕，或者微燒蝕材料，比如碳材料和高溫抗氧化涂層。第三類高效高溫隔熱材料，比如航天飛機用的剛性防熱瓦，還有柔性的隔熱氈。導熱系數比較低，質量和密度比較小，隔熱效果又比較好的材料，這是從材料發展的趨勢經歷了這樣幾類。　　從飛船的材料來說，也經歷了這么幾個過程，比如美國最早的水星號，用的玻璃酚醛，密度比較高，大概1.7gcm3幾。第二代，雙子座號，在玻璃鋼蜂窩里是硅橡膠基低密度材料，密度大概是0.85gcm3。第三代，現在常說的阿波羅，阿波羅防熱材料在這個基礎上又進行了改進，改進玻璃鋼蜂窩里填充酚醛、石英纖維組成的材料，密度更低，大概0.55gcm3左右。目前進入到更先進的材料PICA材料，今年剛發射的龍飛船，還有星辰號飛船，用的也是PICA材料，這種材料由酚醛樹脂、碳基燒蝕材料組成的。從剛才介紹的趨勢看，材料的密度是越來越小，但是它的防隔熱性能沒有降低，在提高。它將來耐溫的性能也在越來越提高，尤其隨著美國搞的深空探測，這個趨勢也在發展，對材料的需求越來越強烈，這方面也推動了材料的發展。　　主持人：趙老師，密度逐漸降低，除了可以為飛船減重之外，還有沒有其他的優點？　　趙建設：降低密度的途徑基本上通過里面加一些密度比較小的，比如空心的微球，加進去的作用降低了密度，也降低了導熱系數，它的隔熱性能也進一步提高了。同時還要兼顧它的力學性能的要求，比如強度不能降低太多，因為它將來還要承受壓力的問題，所以這兩塊也是統一的，兩個方面性能都要兼顧到。　　主持人：現在我們已經有一些材料應用于民用，比如綠色能源、環保方面，現在還有交通運輸，我們有一些材料已經用在高鐵上了，您可不可以介紹一下這個方面？　　趙建設：因為我們所這幾年在民用領域開展的工作也是比較多的，我們開展工作主要幾個比較好的方面，剛才主持人也提到了，第一個，綠色能源。第二個，工業環保。第三個，交通運輸。綠色能源分了三類，一類是風電，風力發電，這一塊兒現在市場化、規模化比較好的，像風力發電的葉片用的縫編織物是我們所里做的，現在可以達到年產15000噸的量級，已經用到國內幾個主要風機生產廠家，已經穩定給他們供貨。　　主持人：完全滿足了國內的需求嗎？　　趙建設：目前幾大風電制造廠一直在訂我們所里研制風編織物。我們所里配合著成套生產風機發電機，我們所里承擔風力發電機葉片，從900千瓦到1.5兆瓦，2兆瓦，3兆瓦，5兆瓦，我們現在開展這方面的工作。太陽能這一塊我們提供了這樣幾類，一類是熱反射涂料，現在已經用在石化，它的優點是抗太陽能的反射，還有紅外發射率比較高，所以可以保證儲灌里面溫度比較低。還有我們生產的碳熱材料，光伏行業生產多晶和單晶硅要用到我們的碳碳材料，學化學的都知道做一些實驗要用到一些坩堝，還有耐高溫的碳碳材料。還有太陽能真空集熱管是我們所做的。第三個，我們做的六毫米石墨小球，核反應堆停堆以后，在850度的情況下扔到反應堆里，大概落差20米左右吸收中子，這個比較好，我們在山東專門有一個碳碳生產基地，當時山東省委書記也參觀了，山東省也支持我們現在所里的民營公司。這是綠色能源這一塊。　　第二塊，工業環保，房間里用的綠色環保地坪，鋪在帶地面上的地坪。　　主持人：這個是用在家居嗎？　　趙建設：家居也可以用，它是綠色、環保、無毒，這個已經在推廣應用。還有防腐、防水，刷在水泥表面起到防水作用。防腐，比如屋頂、水族館、游泳池、冷庫等等用我們一些防水材料。　　主持人：這個現在推廣力度有多大？　　趙建設：好多企業在用，我們想盡量進一步擴大市場份額。　　主持人：一般游泳池外面也會涂嗎？　　趙建設：涂上肯定效果更好，現在一般都用水泥，我們這個防水涂料可以在水泥的表面上再刷一層，這樣使用的壽命更長，效果更好。第三塊，交通運輸，京滬高鐵的軌道刷的面漆，是脂肪族的面漆，它的好處是防腐蝕、壽命長。施工比較簡單，現在可以涂刷，我們可以在京滬高鐵，石家莊到武漢的這條線上已經用上了，包括北京到天津的城際列車軌道有用到了。　　主持人：這個面漆是針對高速鐵路的，還是其他鐵路也可以應用？　　趙建設：其他鐵路也可以用，因為它用在這上面效果最好，它對路基要求更高，它發揮的作用更大。現在上海商飛公司在生產大飛機，他用的碳纖維的料也是我們提供，通過質量認證，我們性能和指標已經完全滿足他們的要求。這幾年我們所民品的發展形勢還是比較好的。航天材料應用到民用行業，民用行業我們確實發揮了很大的作用。　　主持人：作為一個老百姓很難想象航天材料在民用上有這么大的應用。不知道未來還會有哪些材料可以應用到民用上？你們有沒有這樣的計劃？　　趙建設：這個計劃我們所里和院里一直做這方面的計劃，我們想占領高端市場，發揮航天本身的優勢，這樣能更好的服務于民用行業，服務于老百姓。　　主持人：比如哪些方面的材料？　　趙建設：剛才提到這三大類，還有一類的民用行業，比如火車的車箱車門，用我們現在用的保溫材料，一種泡沫的保溫材料，既隔音又保溫，密度小重量也輕。還有一些金屬材料，這方面也在推廣應用。　　主持人：我很好奇的是，在民用里所使用的材料，到底跟我們航天使用的材料它的差距有多大？是不是我們會把過去不是那么先進的，最頂尖的技術推廣向民用？　　趙建設：民用行業我們是根據民用的需求，我們所是搞材料研制的，所以我們根據民用的需求，他的要求我們進行材料改進，不見得航天材料性能就低了，不是的，是根據他的需求，你側重于哪個方面我們研究哪個方面的材料，也許民用材料不比航天材料低。比如防熱材料發揮防熱材料優勢，結構材料發揮承載材料的優勢，主要是根據他的需求。　　主持人：現在在我們航天材料研究中我們存在什麼樣的難點？有什麼難點需要我們繼續突破的？是不是為了適應未來向更遠的方向向太空旅行，或者實現更高的速度，在哪些方面我們還要實現突破？　　趙建設：根據未來發展的需求，對材料的密度要求要進一步降低，因為他主要是出于減重的目的。第二個，對它的耐溫性要進一步提高，現在是1800到2800左右，以后升空要求耐溫溫度更高，返回的時間更長，對耐溫性要求更高。第三個，本身在適應復雜太空環境的適應能力進一步提高我們現在提正負100度，以后溫度范圍要求會更寬，適應能力會進一步提高。　　主持人：在材料研制方面有沒有一些特別神奇的材料可以向我們介紹？跟我們日常理解的材料不一樣的，有沒有神奇之處？除了耐高溫之外，以前有聽說過一種材料，它可以自我修復，實現這樣的功能。　　趙建設：自我修復作為材料來說是另外一類，還有一類，現在所有的材料都要考慮后續損傷了，比如產生缺陷了，在這個情況下要對它進行修復，但是自我修復的材料，我理解可能是記憶合金，這是另外一種特殊的材料，它主要是在特殊的環境下需要這種功能。作為大的航天材料來說，主要還是從防隔熱，長壽命，耐溫性、強度這方面考慮多一些，要求更細一些。　　主持人：謝謝趙老師，今天非常全面的給我們介紹了材料的發展歷史，也向我們介紹了航空材料民用的一些情況。作為一個老百姓可能感到比較差異的是，沒有想到現在的民用是這么的廣泛。最后一個問題還想問問您，作為您個人來說，您認為中國航天的意義是什麼？　　趙建設：中國航天的意義太大了，首先一個，壯了國威，讓中國人感到很自豪。我印象很深刻九幾年去香港，香港老百姓一聽說飛船發射成功了非常振奮，可以說第一個方面首先提高了國際地位，提升了民族自豪感。第二個，帶動了好多行業，科技技術的發展，這是很顯著的。有需求才能帶領技術產業往前發展，如果沒有需求，技術發展肯定要遲緩的多。第三個，剛才也談到了，技術發展以后可以把好的，先進的技術服務于民用，相當于回頭又造福于老百姓，所以我說發展航天事業，我個人認為意義是非常大的，于國于民都是非常有好處的。　　主持人：謝謝趙老師，像趙老師說的中國航天技術于國于民都是非常有好處的，非常感謝趙老師今天來到現場，謝謝趙老師，也謝謝各位觀眾。　　趙建設：謝謝網友，謝謝主持人。歡迎發表評論我要評論分享到:

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