如何把玻璃纖維織成飛行器電池帆板所需要的附著載體,確實是我們參與“天宮一號”研究以來遇到的最大也是最難的問題。因為飛行器對織物既要求強度高,又要求結構致密、延伸性小,保證其結構和外形在太空中穩定不變形,還要求具有自修復能力,即一個部位有斷點絕不能蔓延,影響其他部位。
盡管玻璃纖維已不似玻璃那么易碎,但仍有易脆的特點,要把它織成線、做成織物談何容易。這就好比用玻璃來打毛衣,最適合的技術偏偏遇到了最頭疼的材料,我們要做的就是化解這對“冤家”之間的矛盾,讓不可能變成可能。
主持人:在完成這個科研項目的過程中,您的團隊遇到了哪些攻關難題?
陳南梁:可以說,從原材料的研制,到生產技術工藝的革新,再到機械織造設備的設計改造,整個科研攻關過程幾乎隨處都有我們“第一個吃螃蟹”的故事。
拿原料開發來說,一般玻璃纖維在強度、延伸度、柔軟度等性能方面都很難達到航空航天用產品材料的要求。我們與南京玻璃纖維研究院聯手,積極開展研究,最終研制出高強度、低延伸度、高柔軟性的特種玻璃纖維,從源頭上把關,保證了航天織物的高品質。
有了特種玻璃纖維,生產工藝和織造設備也要隨之更新換代,于是,我們又自主研究提出了經編技術成圈理論,成功開發出適用于特種玻璃纖維的特種整經工藝,并自己動手設計制造出我國首臺航天特種玻璃纖維織造用經編機。
之所以這樣做,一方面是因為網格不同于實心物體,可以有效幫助電池帆板減輕重量,讓飛行器整體更加輕盈,另一方面“天宮一號”的電池帆板還能透過網格進行正反雙面發電,發電量可以比以前提高15%。
主持人:研制成功半剛玻纖網格材料后,您的團隊還有哪些更長遠的目標?
陳南梁: 雖然半剛玻纖網格材料的研究起源于助推“天宮一號”飛天這一具體項目,但在我們心中還有一個更遠大的目標,那就是推動我國經編技術走入高端技術應用領域的產業化進程。其實,用于“天宮一號”電池帆板的半剛玻纖材料已成功在我們學校的產業用紡織品教育部工程研究中心中試基地實現了產業化生產,雖然現在的產業化規模還不是特別大,但只要我們堅持研究,今天的成果就意味著明天我國電池帆板材料的變革。
近期,我們課題組正在進行星載天線金屬網的研發,研究成果已經進入產業化階段,相信不遠的將來,30米大直徑經編金屬網天線將打破國外技術壟斷和封鎖,應用于我國航空、航天、衛星等領域。