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给航天器和太空人穿上“保护衣”
——无机非金属涂层在现代生活中的巨大作用
  文章来源: 发布时间:2003-07-04 【字号: 小  中  大   

    随着现代工业技术的迅猛发展,人们经常可以在电视上欣赏到人类探索宇宙的壮举:载人航天飞机拖着长长的白色的尾烟,钻入蓝天,消失在人们的视野之外;宇航员穿着笨笨的宇航服在太空行走,发出惬意微笑。这一切,留给我们的是一幅多么美好的景象。但实际上,地球外的太空并不是适合我们人类生存的地方;载人航天器的旅程也是充满着危险。

    人类探索宇宙,面临的最大问题有两个:一是大气层外的太空中充满了各种高能粒子流,它们可直接穿过人体而不被肉眼所见;二是航天器在往返地球大气层时,与空气摩擦产生的高温。

    人类解决这两个问题的方法,就是给宇航员和航天飞机穿上一件特殊“保护衣”。说它特殊,主要是指这件衣服虽然薄,但它却具有很强的耐高温、抗辐射的能力,能够最大限度的降低高温或辐射对航天器或人的侵害。这种“保护衣”其实就是我们所说的特殊无机涂层。

    无机涂层按照用途的不同,可以分为很多类。在航天领域,主要有两类:一是耐高温无机涂层。主要应用于运载航天飞机的火箭喷咀、航空发动机的叶片、发动机的缸体、活塞等处,目的是减少瞬间的高温对金属基体材料的冲击。众所周知,点燃的航天运载火箭,在很短的时间内,喷咀处温度可达到2000℃以上,耐高温合金材料很难承受这样的温度巨变,但在耐高温涂层的保护下,这个问题就基本解决了。因为这层无机涂层的导热系数很低,热量很难通过它传递到基材上,从而提高了基材的抗热冲击性。经过喷涂的发动机内部的叶片等能够在1000℃以上的温度稳定的工作,原理也是这样的。二是抗辐射涂层。当航空器或宇航员在太空时,这层涂层主要用来吸收或阻挡各种有害的高能射线的侵害。有了这些保护措施,人类探索宇宙的安全性、可行性才得以实现。

    其实,无机涂层在民用和军用等领域也起着重要的作用。如含有抗腐蚀涂层的桥梁,其寿命可延长20年左右;喷涂有特殊涂层的太阳能平板,可以将太阳能转化成电能,已经在某些国家和地区得到了应用。喷涂有高耐磨无机涂层的水轮发电机机轴、叶片,可以使水轮发电机耐腐性提高十几倍。在生物领域,喷涂有无机涂层的骨替代品已经开始应用,取得了明显的社会效益。在军事工业上,喷涂有吸波材料的涂层,可以使战机成功的躲避过雷达的跟踪,实现隐身功能。

    目前,对无机涂层的研究一直是各国的研究重点。中国科学院上海硅酸盐研究所等离子组在丁传贤院士的领导下,经过几十年的研究,在民用工业和生物领域都取得了相当大的成就。该组制备的含有特殊涂层的人工关节,已成功的进行了活体实验;(如上图等离子喷涂HA髋关节)。另外,许多其它无机涂层的研制成果,已经成功地应用到国防等重要领域。

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