作者:叶满山 来源:中国科学报 发布时间:2024/5/17 15:09:06
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兰州化物所成功开展中国空间站材料舱外暴露实验

 

近日,中国科学院兰州化学物理研究所宣布,已成功开展了多项中国空间站材料舱外暴露实验,部分实验装置及科学实验样品已回收,进一步开展研究工作。这一重大科研项目的圆满结束,标志着我国在空间材料科学领域取得了新的重要进展。

据悉,此次实验涵盖了18台套动态摩擦学测试装置和134件静态润滑材料样品,在轨实验时间长达一年。与2008年“神舟七号”材料实验任务相比,此次实验不仅进行了润滑材料的静态暴露实验,还开展了动态摩擦学测试实验,包括球盘摩擦学实验和首次轴承实验,显示了我国空间科学实验领域的不断拓展和深化。

实验的关键环节之一,是将材料样品暴露在空间环境中,以研究空间特殊环境对材料结构及性能的影响。所谓“暴露实验”,即是将材料直接置于太空这一特殊环境中,让其经受太空特有的复杂辐射、高真空、极端温度等条件的考验。这种实验方法能够直观地揭示材料在太空环境下的性能变化和耐久性。

兰州化物所专项任务处处长于强亮表示,太空环境与地球常规大气环境截然不同。在太空中,材料会遭受到来自宇宙的各种高能粒子辐射,如质子、电子等,这些粒子的轰击可能会对材料的结构和性能产生影响。此外,太空中的高真空状态和极端温度变化也对材料的稳定性提出了严峻挑战。

此次暴露实验中,兰州化物所特别关注了一类新型润滑材料—超分子凝胶在太空中的表现,这是世界上首次进行的含液润滑材料的空间飞行实验。“这一创新性的实验设计,旨在验证含液润滑材料在真实空间环境下的性能表现。”兰州化物所蔡美荣研究员表示,如何实现空间特殊环境下机械活动部件长寿命、高可靠性润滑是当前空间润滑研究的焦点。

液体润滑材料在空间环境下,有挥发或迁移、爬移的风险,固体润滑薄膜寿命有限。凝胶润滑材料通过液体润滑剂内部自发的有序组装,将润滑油束缚于摩擦对副,避免了润滑油爬移、迁移, “我们把凝胶润滑材料和现役固体润滑薄膜复合在一起使用,这样可以显著提高润滑材料的使用寿命。”蔡美荣说。

在地面模拟空间环境实验中已证明固/凝胶复合润滑能提高服役寿命,此次空间实验将进一步验证其在实际空间环境中的性能演变及服役行为。

兰州化物所在特殊环境与苛刻工况下的材料和技术研究方面拥有深厚的积累,他们聚焦国家航天航空等高端装备领域的润滑需求,致力于解决相关技术难题。此次空间实验的成功,不仅为我国航天事业的高质量发展作出了重要贡献,也为未来空间润滑材料的应用提供了宝贵的实验数据和理论依据。

随着神舟十七号载人飞船返回舱的成功着陆,71件舱外暴露实验装置及科学实验样品已安全移交至兰州化物所,后续的研究工作将对这些样品进行深入分析,以揭示润滑材料在太空环境中的性能变化及服役规律,为未来航天器的润滑材料设计和选择提供重要指导和参考。

 部分实验装置及科学实验样品。兰州化学物理研究所供图。

 
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