嫦娥五號“飛天攬月”背后的復合材料與技術
玻纖情報網
北京時間12月17日，嫦娥五號返回器在內蒙古四子王旗成功著陸，標志著中國首次月球采樣返回任務圓滿完成。首次從月面起飛；首次在38萬公里外的月球軌道進行無人交會對接；首次帶月壤以接近第二宇宙速度返回地球……諸多首次疊加，搭建起2020年底令世界矚目的航天大戲。
1969年人類第一次踏上月球，阿姆斯特朗在月球表面留下的腳印里，鞋底是用聚酯氨泡沫包裹三維的管狀尼龍纖維結構制成的緩震復合材料，可以在吸收壓力之后進行回彈，因為具有優秀的緩震性能，被用到了宇航員們的登月靴子上。
一同“上天”的材料還有制造奧爾德林和阿姆斯特朗所穿航天服遮陽板用的聚砜（PSU）聚合物，這是一種堅韌透明的塑料，可以抵抗極高的溫度。航天服使用的纖維制品主要是尼龍經編織物、PU涂層尼龍織物、氯丁橡膠涂敷尼龍織物以及聚四氟乙烯、凱夫拉芳綸和諾梅克斯間位芳綸等纖維制品，阿波羅探月航天服的面料甚至達21層之多。
去年，NASA公布了新一代航天服，由包括凱夫拉芳綸和碳纖維在內的多達350種材料構成，厚度可控制在4.8mm左右，可適應極端的環境條件。更輕薄的概念航天服最大特點在于融合了記憶合金、被動彈性材料和靜電紡絲材料。
“嫦娥飛天”探月工程中，上海交通大學材料科學與工程學院復合材料研究所、金屬基復合材料國家重點實驗室研制出由SiC顆粒增強鋁基復合材料制成的行走棘爪，成功應用于“玉兔二號”月球車。SiC顆粒增強鋁基復合材料具有重量輕、高剛度、高耐磨、耐沖擊、尺寸穩定等特點，被稱為“超級風火輪”。
12月4日，中國國家航天局公布了嫦娥五號探測器在月球表面國旗展示的照片，這是繼嫦娥三號、四號任務后，五星紅旗又一次展現在月球表面，同時也是五星紅旗第一次月表動態展示。五星紅旗由武漢紡織大學技術人員研制，以國產高性能芳綸纖維材料為主，采用“高效短流程嵌入式復合紡紗技術”，研制出高品質月面展示國旗面料。
圍繞嫦娥五號，上海硅鹽酸研究所承擔了熱控涂層、高溫抗氧化涂層、高溫隔熱屏、發動機包覆材料、柔性薄膜控涂層及組件、耐燒蝕天線透波窗，以及大尺寸二氧化碲晶體、壓電陶瓷等關鍵材料的研制。針對海南文昌“高溫、高濕、高鹽”發射環境，金屬研究所經大量嘗試及優化，研制出滿足新環境的鎂合金防腐導電性鍍層。中國航天科技集團第八研究院上海復合材料科技有限公司提供了星載高精度高穩定碳纖維復合材料相機框架制造及應用技術制成的星載相機框架。
從飛天攬月到航空航天，從水陸交通到日常生活，復合材料的百變性和多樣化使其適用于各種應用領域，我們歡迎嫦娥五號凱旋，期待面向未知領域的下一次出征，更期待復合材料一次次科研發展和技術升級為人類帶來更美好的生活。