发布时间:2024-05-08 信息来源:中国航天科工三院306所
五四青年节期间,央视科教频道推出青年创意系列微纪录片《我的青春我做主》。中国航天科工三院高性能纳米气凝胶研制团队在节目中亮相。
冲出“舒适圈”,迎接“新世界”。这支“高学历、年轻化”的团队历时数年,开发研制出性能优异、质量可靠、应用广泛的高性能纳米气凝胶材料,为我国航天事业发展提供材料保障,用航天科技创造美好生活。今天,让我们一同跟随央视的镜头,走进该团队与“冰”“火”较量的故事。

眼前这些不起眼的白色小块儿,功能却非常强大!火箭能在上千摄氏度的极热超高温里顺利起飞,火星车能在零下130多摄氏度的极寒环境下正常工作,都归功于这款新型航天材料——高性能纳米气凝胶。
气凝胶又被称为干凝胶、蓝烟或冻结的烟,是由胶体粒子或高聚物分子相互聚集构成的一种具有三维立体纳米多孔网络结构的材料,孔隙率高到99.8%,具有低密度、低导热率、高热稳定性、高吸附性、隔音等独特性能,被誉为“改变世界的神奇材料”。
这支科研团队平均年龄还不到30岁,包含博士27人、硕士33人、学士12人,在没有任何外援支持下,创造了多次世界航天材料的奇迹,经历着“火”与“冰”的考验。
“烈火”淬炼

中国航天科工三院高性能纳米气凝胶研团队负责人李博士:我是这个团队的负责人,上大学时,我就受到了航天英雄杨利伟飞天壮举的鼓舞。博士毕业后,我就非常坚决的选择了从事航天事业。但到了单位才知道,这条科研之路异常艰辛坎坷。

随着我国火星探测任务的推进,对气凝胶也提出了更高的要求。长征五号运载火箭用的气凝胶耐温是650摄氏度,现在他们需要挑战的温度是1200摄氏度。面对这样一个世界级的难题,团队成员都有些傻眼。

气凝胶研团队A组组长黄博士:面对困难,我们选择迎难而上。那段日子,每天我们都会气凝胶样品放大到5万倍,观察它的微纳米结构,在十万分之一毫米的差异里,一遍一遍地摸索坚持。

研制一款气凝胶产品要进行8000多次观测、5000多次样品测试。这些枯燥重复,却很重要的环节,极大地考验着每位队员的耐心。在一次又一次的失望后,他们终于解决了耐受1200摄氏度的问题。

但遗憾的是隔热性能还不能达标。经过反复讨论,他们决定在气凝胶表面加一层提高隔热性能的反射膜。最终,团队选中了厚度只有几个微米的镍箔,隔热问题被攻克。

经过四年艰苦的研发,他们终于通过了“火”的考验。但严酷的“冰”的考验还在后面。
“极寒”大考
2020年7月23日,耐受1200多摄氏度的超高温气凝胶助力长征五号遥四运载火箭,搭载着“天问一号”火星探测器,开启了我国首次火星探测任务。

这次要研制出能让火星车抵御零下130摄氏度的超轻气凝胶,密度仅为之前耐热气凝胶的1/20。

气凝胶研制团队B组组长张博士:面对“极寒”,我们专心致志,绝不放弃。我们24小时不间断地进行观察,以捕捉到气凝胶成形的最佳状态,各种实验数据记满了厚厚的一摞。

功夫不负有心人,他们终于研制出了样品。但是居然有一项指标不合格,样品被打回。队员的心态几近崩溃,找不到前进的方向。
于是,团队决定再次重温中国航天的光辉历史。面对老一辈的航天专家,他们陷入了沉思。中国航天事业筚路蓝缕、披荆斩棘,一代一代的科学家经历了无数的挑战与失败,但仍然直面困难、接续攻关。

团队被前辈们的精神深深感染着,他们重整士气、反复排查,不放过任何一个细节。最终,发现问题的根源——裸露的气凝胶吸附了空气中的杂质,导致了样品不合格。

终于,耐受零下130摄氏度的超轻气凝胶诞生了。在气凝胶的保护下,”“祝融号”火星车抵御了零下130摄氏度的超低温,在火星表面正常工作了近一年时间,超额完成了既定任务。

这支年轻团队在失败几乎为常态的巨大压力下,不断刷新着世界纪录。然而,新的任务还在等待着他们,他们将传承和弘扬航天精神,发挥飞航青年“由衷热爱、无限忠诚、不懈追求、勇敢担当”的精神特质,继续在“火”与“冰”的考验中展翅腾飞!