中国每年都要发射多颗卫星以及各类空间探测器,细心的人可能会发现,有一些航天器外面覆盖了一层金灿灿或者银闪闪的薄膜。不知你有没有想过这种薄膜究竟是什么?“为什么航天器的外表要有这种薄膜覆盖呢?”
很多现代通信卫星、侦察卫星、深空探测器以及将要被送上太空的韦伯太空望远镜的表面,都被一层金灿灿或者银闪闪的薄膜覆盖着。这种薄膜对航天器的安全起着至关重要的作用。很多人将其误认为是金箔或者是银箔,实际上,这是一种名叫聚酰亚胺的高性能聚合物材料与金属材料复合而成的薄膜。
物理性质
热固性聚酰亚胺具有优异的热稳定性、耐化学腐蚀性和机械性能,通常为橘黄色。石墨或玻璃纤维增强的聚酰亚胺的抗弯强度可达到345 MPa,抗弯模量达到20GPa.热固性聚酰亚胺蠕变很小,有较高的拉伸强度。聚酰亚胺的使用温度范围覆盖较广,从零下一百余度到两三百度。
化学性质
聚酰亚胺化学性质稳定。聚酰亚胺不需要加入阻燃剂就可以阻止燃烧。一般的聚酰亚胺都抗化学溶剂如烃类、酯类、醚类、醇类和氟氯烷。它们也抗弱酸但不推荐在较强的碱和无机酸环境中使用。某些聚酰亚胺如CP1和CORIN XLS是可溶于溶剂,这一性质有助于发展他们在喷涂和低温交联上的应用。
聚酰亚胺作为先进复合材料用于航天、航空器及火箭部件。是最耐高温的结构材料之一。例如美国的超音速客机计划所设计的速度为2.4M,飞行时表面温度为177℃,要求使用寿命为60000h,据报道已确定50%的结构材料为以热塑型聚酰亚胺为基体树脂的碳纤维增强复合材料,每架飞机的用量约为30t。
高性能聚酰亚胺薄膜在很宽的温度范围内(-269~400℃)内具有稳定而优异的物理、化学、电学和力学性能,是其它塑料薄膜如尼龙薄膜、聚酯薄膜、聚丙烯薄膜和聚乙烯薄膜等无法比拟的,在当今许多高新技术产业,尤其是微电子、电气绝缘、航空航天等领域发挥着重要的作用。高性能聚酰亚胺薄膜与碳纤维和芳纶纤维一起,被认为是目前制约我国高技术产业发展的三大瓶颈性关键高分子材料,不但具有巨大的商业价值,更具有深远的社会意义和重要的战略意义。
虽然中国整体的高分子材料发展水平相比发达国家还有一些距离,但在产业升级过程中,中国在以聚酰亚胺为例的高分子材料的生产和使用上都逐渐缩短了和第一梯队的差距,未来有希望更进一步的打破国外公司在这一领域的垄断!
(本文来源:华航材料科协)
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