中国航空航天和芯片都离不开它 西方却忽略了

瞭望
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4月16日,在太空遨游了半年的神州十三号载人飞船重回地球,标志着中国航天又站在新的起点上。在国人欣喜的欢呼声中,中国科学院院士刘维民陷入更深的思考。他曾担任“神舟七号飞船固体润滑材料空间环境试验”项目及科技部润滑材料领域973项目首席科学家。

接受《瞭望》新闻周刊专访时,刘维民告诉记者,润滑是一门古老的学科,无处不在的摩擦使润滑成为永恒的研究课题。目前,我国自主研发的润滑技术和材料在航天领域得到大量应用,但在我国从制造大国向制造强国迈进中,支撑高端制造业发展的润滑剂、润滑脂等核心材料,其相关设计理论、制备技术、应用技术等仍存在较多难题。

如何才能持续推动、提升我国在高端润滑材料领域的研发创新能力,为中国制造业和中国航天事业作出更多贡献?

自主研发航天润滑材料成绩卓著

《瞭望》:润滑材料研究对于航天工程意味着什么?

刘维民:航天工程是一个庞大的系统工程,涉及方方面面。其中,运载工具、空间飞行器、月球及火星巡视器等包含的众多机械运动机构或部件都需要润滑。如运载工具推进和伺服系统、空间交会对接机构、姿态控制系统、电源系统、机械臂等。这些机械运动机构或部件通常工作于高/低温交变、高真空、强辐射、高低速度、特殊介质等苛刻环境条件下。润滑是它们可靠运行及维持设定运行寿命的最重要保障。

现今,随着技术进步,空间飞行器运行时间已可达15年甚至更长。航天工程昂贵的成本及空间运动机构润滑材料难以更换等特点,要求润滑材料应具有良好的环境适应性、优良的性能稳定性及超长的服役寿命。润滑故障或润滑失效将带来灾难性后果或巨大损失,这对航天润滑提出了严峻挑战。

为解决航天润滑问题,美国国家航空航天局(NASA)于1958年、欧洲空间局(ESA)于1972年分别成立专门机构,从事航天润滑研究,研发了一系列空间润滑材料技术,建立了十分完备的材料考核评价体系。尽管如此,世界范围内包括美国、英国、法国、德国等航天大国仍然发生了超过20起空间润滑故障或失效事故,造成重大经济损失。

《瞭望》:我国航天润滑材料有哪些重要成果?

刘维民:我国航天润滑材料研究始于20世纪60年代,现在的固体润滑国家重点实验室,前身就是中国科学院兰州化学物理研究所(简称兰州化物所)摩擦、磨损与润滑实验室。经过四代人坚守、努力,我们已经建立了我国独立自主的航天润滑体系及航天润滑实验考核系统,发展了包括5类空间润滑油脂、6类固体润滑薄膜、20多种粘结润滑涂层、多个固体-油脂复合润滑体系及聚合物复合润滑材料等具有特殊性能的航天润滑材料。其中,兰州化物所研制发展的润滑材料技术应用于长征系列火箭发动机及火箭伺服机构、卫星太阳能帆板及天线系统、能源系统及生命保障的相关运动部件,以及月球和火星巡视器相关运动机构,满足了现阶段我国航天工程对空间润滑材料和技术的需求。

航天润滑团队于2008年利用神舟七号飞船第一次开展了固体润滑材料的外太空环境试验,为发展耐高低温、抗原子氧辐照的航天润滑材料提供了理论依据。航天润滑研究工作先后获国家自然科学奖二等奖、国家技术发明奖二等奖,并获得人力资源和社会保障部、工业和信息化部、解放军原总装备部联合颁发的“中国载人航天工程突出贡献集体”奖牌。

“润滑”提速经济发展

《瞭望》:我国润滑材料的研发和应用在国际上处于什么水平?

刘维民:约一万年前,人类发明了轮子,这被认为是一项重要的技术进步,因为轮子使大多数运动由高阻力的滑动摩擦转变为低阻力的滚动摩擦。从轮子到轴承和齿轮,极大地促进了人类文明进步及社会发展。润滑是保障轴承、齿轮等装备运动动力系统高效率、高可靠、长寿命运行的关键材料技术,对节省能源和资源具有重要作用。

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