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越南成功研究用于航天技术开发的新材料

发展并逐步掌握卫星技术,特别是地球观测卫星系统,是越南构建主动遥感数据能力、有效服务于资源、环境、防灾减灾、海洋岛屿、重要基础设施、安全及国防等领域的重要方向。在这一进程中,材料技术发挥着关键作用。

越南成功研究用于航天技术开发的新材料。图:越南科学技术翰林院
越南成功研究用于航天技术开发的新材料。图:越南科学技术翰林院

据越通社报道,发展并逐步掌握卫星技术,特别是地球观测卫星系统,是越南构建主动遥感数据能力、有效服务于资源、环境、防灾减灾、海洋岛屿、重要基础设施、安全及国防等领域的重要方向。在这一进程中,材料技术发挥着关键作用。

当前的趋势是使用碳纤维复合材料替代传统的铝合金。这种材料具有重量轻、强度高、刚度高的优势,并能根据要求进行灵活设计。然而,其局限性在于连接各材料层的环氧树脂胶,该胶层在承受动态载荷时易脆裂,影响整体耐久性。

从实际需求出发,越南科学技术翰林院下属越南航天中心的苏英德博士及其研究团队成功完成了翰林院级课题“用于卫星部件保护盒的CFRP/CNMs材料制备与应用研究”。该研究于2024年1月至2025年12月期间进行。

团队选择了通过添加纳米碳管来改善环氧树脂胶层的技术路线。纳米碳管是一种强度高但易团聚的材料。为克服这一缺陷,纳米管通过接枝化学官能团进行表面改性,使其能均匀分散在胶体中。由此,材料获得了更高的稳定性,应力分布均匀,减少断裂。

在此基础上,团队完善了从纳米材料分散、增强环氧胶制备到与碳纤维集成形成完整复合材料的工艺。产品被用于制造卫星部件保护盒,并进行了模拟发射条件的振动测试。

结果表明,使用未经处理的纳米碳管时,由于团聚现象,材料几乎没有改善。相反,当使用已改性的纳米碳管,尤其是约0.2%的最佳含量时,材料达到了强度和韧性的平衡,提高了承载力和变形能力。

用新材料制成的卫星部件保护盒重量约65克,相当于同尺寸铝盒的70%,同时仍保证了刚度和密封性。在振动测试中,各项波动参数均在国际标准限值内,表明结构稳定、可靠性高。

值得注意的是,就单位质量而言,碳纤维复合材料在承受载荷和刚度方面的效果优于铝材,尤其是在主振动方向上。这是现代卫星设计中的一个重要优势。

验收委员会评价该项目具有系统性的方法,实施了从材料研究、技术开发到产品制造与测试的完整价值链。在材料层面(特别是环氧树脂胶层)的改进,为满足卫星技术“更轻、更坚固”的要求提供了解决方案。

越南航天中心副主任黎春辉博士认为,像苏英德博士及其团队所进行的应用研究,是越南航天中心技术能力积累过程的一部分。在航天领域,自主能力是逐步构建的,从掌握零部件、工艺到完善整个系统。研究成果不仅具有科学意义,还有助于提升内生能力,为越南长期走向更深层次掌握航天技术奠定基础。

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