中科院上海硅酸鹽研究所
中科院上海硅酸鹽研究所承擔(dān)了熱控涂層、難熔合金高溫抗氧化涂層、高摩擦抗冷焊涂層、高溫隔熱屏、柔性薄膜熱控涂層及低溫多層隔熱組件等關(guān)鍵材料的研制。 

1 熱控涂層
中科院上海硅酸鹽研究所研制了巡視器移動(dòng)機(jī)構(gòu)、電機(jī)機(jī)構(gòu)、機(jī)械臂機(jī)構(gòu)、全景相機(jī)機(jī)構(gòu)鈦合金、鎂合金微弧氧化熱控涂層，著陸器發(fā)動(dòng)機(jī)隔熱屏、防護(hù)筒用不銹鋼灰色化學(xué)轉(zhuǎn)換熱控涂層、不銹鋼高吸收化學(xué)轉(zhuǎn)換熱控涂層，著陸器月夜溫度采集器低輻射金熱控涂層、著陸器坡道及護(hù)欄機(jī)構(gòu)鋁合金光亮陽(yáng)極氧化熱控涂層，激光點(diǎn)陣器、鋰離子電池等有效載荷黑色陽(yáng)極氧化熱控涂層，巡視器表面柔性薄膜熱控涂層，涂料型低比值熱控涂層等十余種無(wú)機(jī)熱控涂層。

其中一些涂層是為嫦娥特制的、而且首次在航天器上采用，具備了溫控性能好、耐空間環(huán)境輻照性強(qiáng)、涂層均勻性優(yōu)等特點(diǎn)，保證了這些機(jī)構(gòu)中的部件、電機(jī)正常的工作溫度水平，為著陸器的安全著陸、巡視器在月面巡視勘察、機(jī)械臂的正常運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)揮了重要的作用。 

2 難熔合金高溫抗氧化涂層
由于月球距離地球38萬(wàn)公里，嫦娥衛(wèi)星飛行距離較一般衛(wèi)星飛行距離大大增加，并且需要經(jīng)過(guò)多次變軌才能實(shí)現(xiàn)“落月”，姿控發(fā)動(dòng)機(jī)壽命要求大大延長(zhǎng)，對(duì)其難熔合金高溫抗氧化涂層提出了更加苛刻的要求，必須承受更高的溫度，更大的沖刷速度和更苛刻的富氧環(huán)境，研制難度理想。

上海硅酸鹽所研制的難熔合金高溫抗氧化涂層順利通過(guò)了長(zhǎng)壽命地面臺(tái)架試驗(yàn)的考核后，成功應(yīng)用于嫦娥一號(hào)至嫦娥四號(hào)，并將繼續(xù)為后續(xù)的任務(wù)型號(hào)提供技術(shù)保障。 

3 高摩擦抗冷焊涂層
高摩擦抗冷焊涂層應(yīng)用于太陽(yáng)電池陣接觸支點(diǎn)上，不僅是確保巡視器太陽(yáng)電池陣在經(jīng)歷發(fā)射、奔月、著陸、兩器分離等加速和減速環(huán)節(jié)能實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)電池陣可靠、有效閉合，避免意外的散逸和碰撞，確保了太陽(yáng)電池陣的完整性；其抗冷焊功能更是確保消除太陽(yáng)電池陣經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)間壓緊收攏狀態(tài)可能引發(fā)真空冷焊等狀況，保證了太陽(yáng)帆板的順利展開。同時(shí)，高摩擦抗冷焊涂層支點(diǎn)也為太陽(yáng)電池陣的頻繁啟閉和可靠接觸發(fā)揮了重要作用。 

4 高溫隔熱屏
變推力發(fā)動(dòng)機(jī)為實(shí)現(xiàn)著陸器月球表面軟著陸所必須的關(guān)鍵部件。由于發(fā)動(dòng)機(jī)工作期間燃燒室和噴管的溫度很高，上海硅酸鹽所研制的高溫隔熱屏像“裙子”一樣將高溫環(huán)境包圍了起來(lái)，在發(fā)動(dòng)機(jī)與周圍的電子元器件之間形成了一道屏障，有效地減小了發(fā)動(dòng)機(jī)工作對(duì)探測(cè)器本體溫度的影響。

嫦娥四號(hào)著落器7500N發(fā)動(dòng)機(jī)高溫多層隔熱材料

5 柔性薄膜熱控涂層及低溫多層隔熱組件
嫦娥四號(hào)受月球表面的晝夜溫度變化影響，溫度最低時(shí)可達(dá)零下200℃，最高可超過(guò)100℃。而探頭等單機(jī)運(yùn)行溫度一般為-40~+50℃左右，一旦超出正常的溫度范圍可能會(huì)造成單機(jī)的功能失效，甚至造成單機(jī)的損壞。上海硅酸鹽所研制的低吸輻比柔性薄膜二次表面鏡為巡視器的正常工作提供溫控保障，低溫多層隔熱組件能夠保證單機(jī)的溫度保持在正常運(yùn)行溫度范圍內(nèi)，可以雙向隔熱，外部高溫時(shí)阻止外部熱量向內(nèi)部傳遞，外部寒冷時(shí)阻止內(nèi)部熱量向外部泄露。

中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理研究所
高效吸能合金
由于“嫦娥四號(hào)”探測(cè)器著陸時(shí)，面臨著四條主著陸腿著陸時(shí)間不一、沖擊力分布不均帶來(lái)的巨大風(fēng)險(xiǎn)，在極端條件下部分拉桿將承受更為強(qiáng)烈的沖擊拉伸作用。因此，拉桿必須高效、可靠、穩(wěn)定地發(fā)揮吸能作用。同時(shí)，由于著陸機(jī)構(gòu)的整體重量受到嚴(yán)格約束，拉桿須在有限的體積、尺寸、重量和塑性變形條件下吸收盡可能高的能量。所以，拉桿材料必須具備極高的拉伸塑性、適中的抗拉強(qiáng)度和穩(wěn)定的力學(xué)響應(yīng)行為。

該特殊金屬材料叫高效吸能合金，在力學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)上，普通金屬桿一拉就會(huì)折斷，而該緩沖拉桿可以像橡皮泥一樣被均勻拉長(zhǎng)，最大拉伸長(zhǎng)度可達(dá)自身長(zhǎng)度的80%到110%。

緩沖拉桿的復(fù)制品

高效吸能合金（Fe-Mn-Al-Si系）具有極高的塑性和適中的強(qiáng)度,因而具有很高的吸能本領(lǐng)，室溫下單位體積吸能可達(dá)0.5 J/mm3。其優(yōu)異的力學(xué)性能歸因于孿生誘發(fā)的塑性效應(yīng)(Twinninginduced plasticity，TWIP)。該效應(yīng)與層錯(cuò)能(stacking fault energy，SFE)密切相關(guān)。當(dāng)SFE在18-45 mJ/m2范圍內(nèi)時(shí),孿生成為材料變形的主要機(jī)制。

中科院上海有機(jī)化學(xué)研究所
有機(jī)熱控涂層
航天器進(jìn)入軌道后，處于地球大氣層以外的超高真空空間環(huán)境，朝向太陽(yáng)的表面溫度非常熱，而背向太陽(yáng)的表面則非常冷。這就需要在航天器表面使用不同的太陽(yáng)吸收率和熱輻射率的涂層來(lái)調(diào)節(jié)其熱平衡溫度，這就是衛(wèi)星的熱控制。

由于有機(jī)熱控涂層施工工藝簡(jiǎn)單，可用于金屬或非金屬底材，具有良好的附著性能，有的品種可室溫固化，因此在航天器熱控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在嫦娥四號(hào)上，“黑白套裝”當(dāng)仁不讓地占據(jù)一席之地。“白色外衣”穿在嫦娥四號(hào)外表，其熱吸收率低，而反射率高，減少太陽(yáng)光照射的影響；“黑色內(nèi)衣”穿在嫦娥四號(hào)內(nèi)壁，其熱吸收率高、反射率也高，確保內(nèi)部維持在一個(gè)合適的溫度。

蘭州空間技術(shù)物理研究所
有機(jī)高分子薄膜材料

 

常見的國(guó)旗材料一般有以下幾種：化學(xué)纖維織物、絲綢、棉布等紡織品。當(dāng)然也有以紙張、塑料等材料制作國(guó)旗的情況。然而探測(cè)器國(guó)旗則是由一種叫聚酰亞胺的有機(jī)高分子薄膜材料制作而成的。這種材料在-200℃到+200℃的溫度環(huán)境下都可應(yīng)用。所以說(shuō)探測(cè)器國(guó)旗與地面上常見的國(guó)旗是完全不同的。探測(cè)器國(guó)旗能夠抵御惡劣的月表環(huán)境，不褪色，不變形。

中科院金屬研究所
鎂合金鍛件
金屬研究所研制的100余件鎂合金鍛件應(yīng)用于“嫦娥四號(hào)”著陸器、測(cè)月雷達(dá)、巡視器等有效載荷器件，保障了“嫦娥四號(hào)”月球探測(cè)器發(fā)射任務(wù)的順利完成。

航天六院
著陸器發(fā)動(dòng)機(jī)材料與涂層材料
航天六院為嫦娥四號(hào)著陸器推進(jìn)分系統(tǒng)配置了全部動(dòng)力，包括1臺(tái)7500N變推力發(fā)動(dòng)機(jī)和28臺(tái)小推力的姿控發(fā)動(dòng)機(jī)。7500N變推力發(fā)動(dòng)機(jī)作為探測(cè)器的心臟，此次將擔(dān)負(fù)近月制動(dòng)、動(dòng)力下降、減速調(diào)姿、懸停避障、緩慢下降等軟著陸任務(wù)，是嫦娥四號(hào)能否成功落月的關(guān)鍵。與嫦娥三號(hào)相比，嫦娥四號(hào)7500N變推力發(fā)動(dòng)機(jī)此次在高性能和長(zhǎng)壽命上實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)突破。

7500N變推力發(fā)動(dòng)機(jī)從外觀上來(lái)看，涂層更美觀，且通過(guò)提高涂層材料質(zhì)量，細(xì)化涂層工藝技術(shù)，使得發(fā)動(dòng)機(jī)上的涂層性能指標(biāo)較之前提高3倍以上，性能與可靠性得到大幅提升。此外，7500N變推力發(fā)動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)也較以往有所提高，單位質(zhì)量?jī)?nèi)推進(jìn)劑的量所產(chǎn)生的沖量，由原來(lái)的308秒提高到了310秒。

上海交通大學(xué)
高性能SiC增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料
上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院復(fù)合材料研究所、金屬基復(fù)合材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張荻教授、歐陽(yáng)求保教授團(tuán)隊(duì)研制的高性能SiC增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料為“嫦娥四號(hào)”探測(cè)器在月球背面軟著陸、“玉兔二號(hào)”月球車在月球背面巡視探測(cè)等提供材料和部件支撐。

該團(tuán)隊(duì)研制的高性能SiC增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料應(yīng)用于“嫦娥四號(hào)”探測(cè)器中四個(gè)關(guān)鍵載荷，包括激光測(cè)距儀、三維成像儀、紅外光譜儀等星載光學(xué)儀器中的鏡筒、光學(xué)底板、框架等12種關(guān)鍵構(gòu)件。星載光學(xué)儀器的任務(wù)要求其必須具有很高的分辨率和穩(wěn)定的光學(xué)性能，這就要求對(duì)結(jié)構(gòu)與器件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，所用材料必須具有足夠的尺寸穩(wěn)定性和良好的剛性等優(yōu)異的綜合性能。均要求具有很高的分辨率和穩(wěn)定的光學(xué)性能，傳統(tǒng)材料難以滿足它們的性能要求。

 

團(tuán)隊(duì)研制的SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料具備輕質(zhì)、高剛性、高尺寸穩(wěn)定的特點(diǎn)，可滿足載荷結(jié)構(gòu)輕量化、不變形、尺寸穩(wěn)定的需求，解決了星載儀器高分辨率和高穩(wěn)定性的難題，為“嫦娥四號(hào)”的運(yùn)行和完成各項(xiàng)科學(xué)探測(cè)任務(wù)提供重要支撐。

重慶大學(xué)
鋁合金材料
由教育部深空探測(cè)聯(lián)合研究中心組織，重慶大學(xué)牽頭的科普載荷“月面微型生態(tài)圈”將作為嫦娥四號(hào)的“乘客”之一，于2018年登陸月球表面，進(jìn)行人類首次月面生物實(shí)驗(yàn)。

 

“月面微型生態(tài)圈”是一個(gè)由特殊鋁合金材料制成的圓柱形“罐子”，高18厘米，直徑16厘米，凈容積約0.8升，總重量3公斤。小“罐子”里乾坤大，里面將放置馬鈴薯種子、擬南芥種子、蠶卵、土壤、水、空氣以及照相機(jī)和信息傳輸系統(tǒng)等科研設(shè)備。

科學(xué)家將在這個(gè)小空間里創(chuàng)造動(dòng)植物生長(zhǎng)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)生態(tài)循環(huán)。在真空、微重力、極端溫差的外界條件下，“月面微型生態(tài)圈”內(nèi)將保持1到30攝氏度，以及適當(dāng)?shù)臐穸?，并通過(guò)光導(dǎo)管引進(jìn)月球表面自然光線，創(chuàng)造植物生長(zhǎng)環(huán)境。

南昌凱迅光電有限公司
高效砷化鎵太陽(yáng)電池外延片

 

由南昌凱迅光電有限公司生產(chǎn)的高效砷化鎵太陽(yáng)電池外延片，經(jīng)上?？臻g電源研究所鑒定并制作成太陽(yáng)電池芯片，性能優(yōu)異，裝備于 “嫦娥四號(hào)”登月著落器。

太陽(yáng)電池的面積通常不足30平方厘米，厚度僅為0.1毫米到0.2毫米，太陽(yáng)電池上最細(xì)的金屬線只有十幾個(gè)微米，薄片雖小，制成卻需10道工序、70道工步。

歡迎大家補(bǔ)充~

資料來(lái)源：http://www.shjcw.gov.cn/shjs/node9/u1ai119442.html

https://mp.weixin.qq.com/s/GZ-5OYT2K3Z3nj01O2eAZA

http://mini.eastday.com/mobile/181209105109626.html#

https://mp.weixin.qq.com/s/GKEkTDtXWT20xdTmDlPDEw

http://www.ufotmw.com/article/201706/2828.html

來(lái)源：材易通