航天工程期待氟硅技术突破

“一代材料，一代装备”，随着载人航天、嫦娥工程等重点工程的实施，带动了国内新材料技术的发展，但目前我国高新技术产业急需的许多关键材料仍依赖进口。“有机氟有机硅类材料是航天工业赖以支撑的重要配套材料，我国应以重要的装备需求和专业发展为牵引，针对航天工业急需的有机氟有机硅关键单体及产品，组织应用单位和材料研制生产单位联合攻关，争取在短期内实现这些产品的国产化。”航天材料及工艺研究所赵云峰研究员上周接受记者采访时强调。国产材料性能尚不稳定为航天工业配套的特种有机硅有机氟材料必须满足许多极限条件，如高低温、真空、辐射、空间环境、特种介质等。这些材料往往代表了该领域的最高水平，目前大多为国外发达国家的几家专业公司所垄断，如美国的杜邦、道康宁、通用电器，日本的信越、大金，以及欧洲的苏威公司等。尽管国外大公司近年来在国内投资办厂，但可能用于军事装备的关键核心技术和材料对我国禁止输出，严重制约了我国高性能装备的研制和装备性能的提高。赵云峰指出，目前部分国产化高端材料的性能和质量尚不稳定，难以保证及时供货。与此同时，低水平重复的产品较多，没有实现通用化、系列化和标准化，部分产品的订货量太少，生产线维持困难。需求广种类多批量小我国氟硅工业与发达国家相比起步较晚，但随着研究队伍的不断壮大，有机氟有机硅材料产品质量不断提高，种类越来越多，特别是近二十年来进入了高速膨胀期。随着高性能材料如低温氟醚橡胶、全氟聚醚液体橡胶、低温全氟醚橡胶、耐高温硅氮橡胶、耐辐射长寿命硅橡胶、低压缩变形氟树脂等新材料的出现，极大地推动了氟硅材料制备技术进步和应用，进而推动了航天装备技术的发展。有机氟有机硅类材料的特点是多品种、小批量、技术含量高，赵云峰根据它们在航天工业的应用特点进行了分类介绍。“作为理想的密封及阻尼材料，氟橡胶和硅橡胶的应用非常普遍。”他介绍，按功能分类，主要包括橡胶密封材料、橡胶阻尼材料、导热及导电橡胶等各类制品。我国航天工业在发展伊始，开展了大量的特种橡胶材料研制攻关工作，在航天领域应用的主要有各类硅橡胶、氟硅橡胶、氟橡胶、羧基亚硝基氟橡胶、氟醚橡胶等。在含氟塑料方面，聚四氟乙烯（PTFE）具有其他材料所无法比拟的耐溶剂性、化学稳定性、热稳定性和化学惰性，许多纤维增强PTFE制品已经应用于我国的航天产品上。赵云峰指出，目前国内仍缺乏一些高端的、特殊的改性品种，如可用来加工动密封件的高延伸率、低永久变形的改性PTFE等。据悉，适用于液氧液氢的低温密封的聚三氟氯乙烯（PCTFE），国内已批量生产供货。关于耐热性和介电性能优异的有机硅树脂，赵云峰指出，这类材料在各种环境条件下的介电性能都比较稳定，缺点是力学强度较低，且须高压成型。目前，俄罗斯对有机硅树脂进行了深入系统的研究，已将有机硅复合材料成功应用于战略导弹、火箭以及航天飞机中。中科院化学所研制的聚硅乙炔树脂具有可融熔特性，有望用作耐烧蚀复合材料基体树脂。此外，赵云峰介绍，现有的航天防热涂层体系主要包括有机硅、环氧、酚醛等体系，应用于空间航天器及不同仪器设备的表面，是保证航天器内部结构部件、仪器设备在空间环境下处于合适温度范围，并能正常工作的关键材料。根据各种航天器的热控要求，国内已研制出多种牌号、不同太阳吸收比、不同红外辐射率的各类热控涂层。集中力量立项攻关对于目前许多关键材料依赖进口的现状，赵云峰提出，我国应积极发挥制度优势做好规划，以重要的装备需求和专业发展为牵引，针对我国高新产业急需的关键有机氟有机硅产品的关键单体及产品，集中力量组建国内产学研相结合、应用单位和材料研制生产单位相结合的攻关团队，立项攻关，争取在短期内实现这些产品的国产化自主保障。另一方面，充分发挥企业的创新积极性，鼓励企业主导新产品研制开发；同时，发挥行业管理的优势，实现国内稀缺关键单体的自给自足，实现有机氟有机硅材料的产品化、系列化。“应该说，有机氟有机硅产品在航天工业、武器装备和国民经济各行业的应用日趋广泛，用量不断攀升，极有发展前途。”赵云峰认为，这样不可或缺的需求，为有机氟有机硅行业的发展提供了有力的支撑。