航天技術(shù)集中體現(xiàn)了一個國家的科技實(shí)力,成為各個發(fā)達(dá)國家爭奪的科技制高點(diǎn)。航天器在軌期間會受到高低溫交變、原子氧、帶電粒子和紫外輻照等極端空間環(huán)境作用,嚴(yán)重威脅航天器在軌可靠性和壽命。熱控/防護(hù)涂層是主要的空間功能涂層之一,可實(shí)現(xiàn)航天器表面的溫度控制,高精度光學(xué)薄膜和高性能消雜光涂層可提高光學(xué)遙感系統(tǒng)信噪比等。近年來,微弧氧化、磁控濺射、原子層沉積等表面技術(shù)發(fā)展推動了新型空間功能涂層的研發(fā),所以策劃本期“空間功能涂層技術(shù)”專題,分享國內(nèi)外該領(lǐng)域在表面功能設(shè)計、復(fù)合涂層技術(shù)、微觀結(jié)構(gòu)與性能的相關(guān)性、新型涂層材料與工藝等技術(shù)研究領(lǐng)域的相關(guān)研究成果,反映一些熱點(diǎn)問題與發(fā)展動態(tài),為從事航天關(guān)鍵部件研制、空間功能涂層設(shè)計及開發(fā)的相關(guān)研究人員提供一個相互交流的平臺。
在航天器結(jié)構(gòu)材料表面構(gòu)筑具有低吸收(αs)與高發(fā)射(εH)性能的熱控涂層已成為研究熱點(diǎn)。李濤等提出微弧氧化(MAO)技術(shù)是制備長期在軌服役熱控涂層的有效技術(shù)之一,并且綜述了鋅改性微弧氧化熱控涂層的研究進(jìn)展,闡述了材料熱控性能的衡量指標(biāo)及其影響因素,著重介紹不同工藝條件對微弧氧化涂層的影響(如電流密度、占空比、氧化時間、電壓、電解液濃度等),重點(diǎn)概述了鋅源種類(如Zn2+或ZnO 納米顆粒)對微弧氧化成膜機(jī)制、工藝參數(shù)、涂層結(jié)構(gòu)、組成、耐蝕耐磨以及熱控性能等影響。稀土元素因其獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)而顯示出特有的電、磁與化學(xué)性質(zhì),因此稀土改性ZnO 基微弧氧化涂層可提高其發(fā)射率。盧松濤等成功在6061 鋁合金表面原位構(gòu)筑高性能釔(Y)改性Y-ZnO 微弧氧化熱控涂層。除摻雜改性傳統(tǒng)白色熱控涂層手段外,王萌等研制出以ZnO/SiO2復(fù)合粉體為填料的新型熱控涂層,改善涂層的吸收和發(fā)射特性,獲得太陽全光譜高反射性能,為新一代輕量化衛(wèi)星熱控涂層和紫外探測下軍事目標(biāo)偽裝防護(hù)涂層的研制和應(yīng)用提供參考。
高吸收高發(fā)射涂層能夠有效消除光學(xué)系統(tǒng)的雜散光,對提高光學(xué)載荷成像信噪比、對比度與識別精度起到?jīng)Q定性作用,可用于遙感和高分辨探測衛(wèi)星等航天器的消雜光系統(tǒng)。我國目前航天應(yīng)用的多為進(jìn)口消雜光涂層產(chǎn)品,對我國航天器實(shí)現(xiàn)高精度探測與定位造成一定的技術(shù)限制。張家強(qiáng)等研究空間模擬輻照環(huán)境(原子氧、輻照、帶電粒子)對銅鉻黑作為顏料的高吸收高發(fā)射特性的消雜光涂層(KS-B、SCB-1)表面形貌、組分、質(zhì)量損失率等性能的變化規(guī)律,判斷涂層的空間抗輻照穩(wěn)定性,滿足空間站等低軌航天器的長壽命服役需求。
具有優(yōu)良的耐高低溫、耐老化和耐蝕耐磨性能的空間功能涂層是提高航天器輕量化、長壽命、高可靠空間環(huán)境適應(yīng)性的重要手段。原子沉積技術(shù)(ALD)和磁控濺射技術(shù)等多種工藝復(fù)合使用,以達(dá)到控制涂層表面性能和粗糙度,彌補(bǔ)其耐磨耐蝕性能的不足。李楊等通過ALD 技術(shù)制備了形貌均勻、結(jié)構(gòu)致密的Al2O3非晶薄膜改性的5A 沸石分子篩復(fù)合材料,改善了分子篩機(jī)械強(qiáng)度差、易斷裂掉渣產(chǎn)生顆粒污染物的問題,而且提高了材料對有機(jī)污染物的吸附能力。李忠建等探索了先氧化后濺射MoS2潤滑膜層雙重表面處理技術(shù),系統(tǒng)考察其耐磨性能。孫理理等考察分析了超輕LA141 鎂合金加速腐蝕的產(chǎn)物,明確了腐蝕機(jī)制,對后續(xù)用輕質(zhì)鋁和鎂鋰合金的表面預(yù)處理及防護(hù)涂層耐環(huán)境要求的優(yōu)化設(shè)計提供可靠的理論依據(jù)。