中新網(wǎng)上海8月26電(記者 鄭瑩瑩)2024年度上海市科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)26日在滬揭曉，其中，上海交通大學(xué)朱新遠(yuǎn)教授團(tuán)隊(duì)完成的“新一代運(yùn)載火箭表面特種防護(hù)涂層技術(shù)與應(yīng)用”項(xiàng)目獲得科技進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)。
該項(xiàng)目在航天防護(hù)涂層領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了突破。團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上首次提出并實(shí)踐了“超支化聚合物涂層一體化防護(hù)”的全新路線，改變傳統(tǒng)隔熱片拼接技術(shù)，為中國(guó)新一代運(yùn)載火箭的研制提供可靠支撐。
浩瀚宇宙征途對(duì)覆蓋火箭全身的“防護(hù)鎧甲”——表面防護(hù)材料有苛刻的要求。
資料圖：長(zhǎng)征六號(hào)改運(yùn)載火箭的衛(wèi)星整流罩。(上海交通大學(xué)供圖)火箭衛(wèi)星整流罩和低溫燃料貯箱是防護(hù)體系的關(guān)鍵，均面臨著嚴(yán)苛的考驗(yàn)：位于火箭頭部的衛(wèi)星整流罩在穿越大氣層時(shí)，需承受500℃以上高溫氣流的猛烈沖擊；而低溫燃料貯箱則需耐受液氧帶來(lái)的-183℃極端低溫沖擊。
面對(duì)新一代火箭表面防護(hù)的“冰火兩重天”挑戰(zhàn)，朱新遠(yuǎn)教授團(tuán)隊(duì)提出了一個(gè)創(chuàng)新構(gòu)想：拋棄傳統(tǒng)的“拼拼補(bǔ)補(bǔ)”，采用一體成型的防護(hù)涂層。這種方案只需一次噴涂即可成型，徹底消除拼縫隱患，理論上能大幅提升可靠性，顯著縮短生產(chǎn)周期。
實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，要打造滿足火箭嚴(yán)苛要求的“防護(hù)鎧甲”，涂層必須“粘得牢”“耐極溫”“噴得好”。為了獲得這些性能，研究人員必須在涂料中添加大量的功能填料(如耐高溫、隔熱的微粒)；但當(dāng)相關(guān)填料超過(guò)一定比例時(shí)，涂料瞬間變得“濃稠如泥”。
歷經(jīng)探索，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性地將超支化聚合物與無(wú)機(jī)功能填料的優(yōu)勢(shì)融合。為了追趕上新一代火箭的研發(fā)進(jìn)度，團(tuán)隊(duì)借助AI(人工智能)的力量，通過(guò)計(jì)算模擬并搭建相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型，在短時(shí)間內(nèi)推算出所需的超支化(聚合物)結(jié)構(gòu)，極大提升了開(kāi)發(fā)效率。
超支化聚合物像神奇的柔順劑和萬(wàn)能膠，大幅降低體系粘度。
據(jù)悉，該項(xiàng)目成果已成功應(yīng)用于中國(guó)多個(gè)型號(hào)運(yùn)載火箭，目前在相關(guān)領(lǐng)域累計(jì)實(shí)現(xiàn)20余次應(yīng)用。(完)