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航天材料專家、中國航天科技集團(tuán)公司運(yùn)載火箭技術(shù)研究院航天材料及工藝研究所副總工程師趙建設(shè)作客新浪嘉賓訪談，介紹包括神九、天宮對(duì)接密封圈使用的高科技材料，趙建設(shè)介紹，目前許多航空材料已經(jīng)應(yīng)用于鐵路、發(fā)電等民用領(lǐng)域。以下為訪談實(shí)錄。

　　訪談嘉賓：趙建設(shè)，男，44歲，陜西商州人，研究員，中國航天科技集團(tuán)公司運(yùn)載火箭技術(shù)研究院航天材料及工藝研究所副總工程師。2000年8月，中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院材料學(xué)專業(yè)碩士研究生畢業(yè)。1991年8月到航天材料及工藝研究所參加工作，主要從事復(fù)合材料構(gòu)件加工技術(shù)研究工作，獲得國防科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)和多項(xiàng)省部級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)。針對(duì)碳基、樹脂基、陶瓷基等復(fù)合材料切削加工特性、加工機(jī)理、加工工藝方法等進(jìn)行了深入的研究，尤其在高速低損傷加工技術(shù)研究方面有較高的造詣。

　　主持人：新浪網(wǎng)友，大家好！我叫姬少亭，新華社記者，也是科學(xué)松鼠會(huì)的主持人，我們今天非常有幸地請到了趙建設(shè)老師，趙老師是中國航天科技集團(tuán)公司運(yùn)載火箭技術(shù)研究院航天材料及工藝研究所的副總工程師。趙老師，您好！

　　趙建設(shè)：新浪各位朋友，大家好，主持人好！

　　主持人：趙老師從事這方面的工作一共多少年了？

　　趙建設(shè)：從1991年畢業(yè)到現(xiàn)在有21年了。

　　主持人：這一次在神舟九號(hào)和天宮一號(hào)里，有哪些材料是您參與設(shè)計(jì)制作的？

　　趙建設(shè)：從神舟九號(hào)防熱材料體系來說，外表面主要是兩大塊，一個(gè)是返回艙側(cè)壁，一個(gè)是防熱大底。兩大部件外表面熱防護(hù)系統(tǒng)材料是我們所研制的。其中返回艙外表面防熱材料有兩類，一類是中密度玻璃鋼，主要用在側(cè)壁防熱環(huán)，防熱框和艙蓋。還有低密度材料，一個(gè)是0.7g/cm3密度，一個(gè)是0.5g/cm3密度，0.7 g/cm3密度主要用在迎風(fēng)面，0.5g/cm3用在背風(fēng)面。側(cè)壁后面是防熱大底，熱流是比較嚴(yán)重也是比較惡劣的是防熱大底，用的拐角環(huán)是中密度玻璃鋼，大面積也是低密度材料。低密度度材料是玻璃鋼蜂窩控制在金屬殼體上，對(duì)外面起到防護(hù)的作用。

　　主持人：趙老師剛才講到，這個(gè)材料應(yīng)用方面，火箭跟飛船是非常不同的，有哪些不同？

　　趙建設(shè)：飛船主要側(cè)重兩個(gè)作用，一個(gè)是在太空運(yùn)行過程中，要經(jīng)歷正負(fù)100℃高低溫度交變。在返回的過程中，要扛氣流沖刷，引起結(jié)果是外表面是1000多度，靠外表面防熱材料，厚度大概25毫米左右，起到把外面近2000度的溫度降到艙內(nèi)30度左右的溫度，主要是靠氣流沖刷過程中外表面的燒蝕帶走熱量，沒燒蝕原始層起到隔熱的作用，阻止溫度傳到艙內(nèi)，保證航天員在艙內(nèi)的安全。我們研究的材料主要是幾個(gè)部分，一個(gè)是整流罩，保護(hù)有效載核在上升過程中免收氣流沖刷引起的損傷。第二個(gè)，大的密封件，比如燃料輸送系統(tǒng)，管路的密封。儲(chǔ)存燃料的儲(chǔ)箱的密封。在研制過程中，對(duì)管路的密封包括箱體密封是最大的難點(diǎn)，保證良好的密封，密封材料就要跟燃料要有很好的相容性，否則燃料接觸密封件會(huì)引起密封圈的腐蝕，密封性能會(huì)下降。我們所里研制了兩種新的材料，一個(gè)是用于四氧化二氮，一個(gè)是用于偏二甲肼。

　　主持人：您主要研究是耐高溫的材料，飛船一方面要耐高溫，一方面要耐低溫，如何使材料又能耐低溫又能耐高溫？

　　趙建設(shè)：這是通過材料的改性，外表面要防熱，同時(shí)里面又加了適應(yīng)環(huán)境溫度比較好的彈性材料，這樣能夠起到在高溫下能夠防熱，低溫下又不至于性能降低，性能降低引起功能的失效，從材料上進(jìn)行一個(gè)改性。包括密封的一些大的密封件。剛才提到天宮一號(hào)跟飛船對(duì)接的部位有一個(gè)大的密封圈，這個(gè)也是我們所研制的，這個(gè)密封圈是非常關(guān)鍵的，既要保證分離能夠分離開，同時(shí)保證非常良好的密封，可以想象這個(gè)密封圈不能密封住，航天員在太空情況下會(huì)發(fā)生什么嚴(yán)重的后果，所以密封圈研制也是項(xiàng)目關(guān)鍵的技術(shù)。

　　主持人：您再稍微細(xì)致介紹一下，一方面能夠非常良好的密封性，另一方面又能夠及時(shí)完好的分開，這兩個(gè)特性是對(duì)它是矛盾的要求嗎？

　　趙建設(shè)：應(yīng)該說在某些方面是統(tǒng)一的關(guān)系，既要保證密封性能，又要保證不發(fā)生粘連，密封材料性能上要有它的特殊性，正因?yàn)橛刑厥庑缘囊�求，在材料體系上我們進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)。通過這一次交匯對(duì)接的情況來看效果還是非常好的。

　　主持人：趙老師您從事這個(gè)工作已經(jīng)很多年了，很想聽您講一講，我們材料研究在過去歷史中都實(shí)現(xiàn)了哪些突破？您剛才也講了，您個(gè)人除了對(duì)中國的了解之外，對(duì)美國和蘇聯(lián)也頗有了解麻煩您跟我們介紹一下這個(gè)情況。

　　趙建設(shè)：從防熱材料的發(fā)展經(jīng)過這么幾個(gè)階段，首先是防熱材料，燒蝕型防熱材料經(jīng)歷了三代，第一代是玻璃/酚醛。第二代是碳/酚醛。第三代是先進(jìn)的碳/酚醛材料，這是從燒蝕材料。第二類發(fā)展是非燒蝕，或者微燒蝕材料，比如碳材料和高溫抗氧化涂層。第三類高效高溫隔熱材料，比如航天飛機(jī)用的剛性防熱瓦，還有柔性的隔熱氈。導(dǎo)熱系數(shù)比較低，質(zhì)量和密度比較小，隔熱效果又比較好的材料，這是從材料發(fā)展的趨勢經(jīng)歷了這樣幾類。

　　從飛船的材料來說，也經(jīng)歷了這么幾個(gè)過程，比如美國最早的水星號(hào)，用的玻璃/酚醛，密度比較高，大概1.7g/cm3幾。第二代，雙子座號(hào)，在玻璃鋼蜂窩里是硅橡膠基低密度材料，密度大概是0.85 g/cm3。第三代，現(xiàn)在常說的阿波羅，阿波羅防熱材料在這個(gè)基礎(chǔ)上又進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)玻璃鋼蜂窩里填充酚醛、石英纖維組成的材料，密度更低，大概0.55 g/cm3左右。目前進(jìn)入到更先進(jìn)的材料PICA材料，今年剛發(fā)射的龍飛船，還有星辰號(hào)飛船，用的也是PICA材料，這種材料由酚醛樹脂、碳基燒蝕材料組成的。從剛才介紹的趨勢看，材料的密度是越來越小，但是它的防隔熱性能沒有降低，在提高。它將來耐溫的性能也在越來越提高，尤其隨著美國搞的深空探測，這個(gè)趨勢也在發(fā)展，對(duì)材料的需求越來越強(qiáng)烈，這方面也推動(dòng)了材料的發(fā)展。

　　主持人：趙老師，密度逐漸降低，除了可以為飛船減重之外，還有沒有其他的優(yōu)點(diǎn)？

　　趙建設(shè)：降低密度的途徑基本上通過里面加一些密度比較小的，比如空心的微球，加進(jìn)去的作用降低了密度，也降低了導(dǎo)熱系數(shù)，它的隔熱性能也進(jìn)一步提高了。同時(shí)還要兼顧它的力學(xué)性能的要求，比如強(qiáng)度不能降低太多，因?yàn)樗鼘�來還要承受壓力的問題，所以這兩塊也是統(tǒng)一的，兩個(gè)方面性能都要兼顧到。

　　主持人：現(xiàn)在我們已經(jīng)有一些材料應(yīng)用于民用，比如綠色能源、環(huán)保方面，現(xiàn)在還有交通運(yùn)輸，我們有一些材料已經(jīng)用在高鐵上了，您可不可以介紹一下這個(gè)方面？

　　趙建設(shè)：因?yàn)槲覀兯�這幾年在民用領(lǐng)域開展的工作也是比較多的，我們開展工作主要幾個(gè)比較好的方面，剛才主持人也提到了，第一個(gè)，綠色能源。第二個(gè)，工業(yè)環(huán)保。第三個(gè)，交通運(yùn)輸。綠色能源分了三類，一類是風(fēng)電，風(fēng)力發(fā)電，這一塊兒現(xiàn)在市場化、規(guī)�；�比較好的，像風(fēng)力發(fā)電的葉片用的縫編織物是我們所里做的，現(xiàn)在可以達(dá)到年產(chǎn)15000噸的量級(jí)，已經(jīng)用到國內(nèi)幾個(gè)主要風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠家，已經(jīng)穩(wěn)定給他們供貨。

　　主持人：完全滿足了國內(nèi)的需求嗎？

　　趙建設(shè)：目前幾大風(fēng)電制造廠一直在訂我們所里研制風(fēng)編織物。我們所里配合著成套生產(chǎn)風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)，我們所里承擔(dān)風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，從900千瓦到1.5兆瓦，2 兆瓦，3兆瓦，5兆瓦，我們現(xiàn)在開展這方面的工作。太陽能這一塊我們提供了這樣幾類，一類是熱反射涂料，現(xiàn)在已經(jīng)用在石化，它的優(yōu)點(diǎn)是抗太陽能的反射，還有紅外發(fā)射率比較高，所以可以保證儲(chǔ)灌里面溫度比較低。還有我們生產(chǎn)的碳熱材料，光伏行業(yè)生產(chǎn)多晶和單晶硅要用到我們的碳碳材料，學(xué)化學(xué)的都知道做一些實(shí)驗(yàn)要用到一些坩堝，還有耐高溫的碳碳材料。還有太陽能真空集熱管是我們所做的。第三個(gè)，我們做的六毫米石墨小球，核反應(yīng)堆停堆以后，在850度的情況下扔到反應(yīng)堆里，大概落差20米左右吸收中子，這個(gè)比較好，我們在山東專門有一個(gè)碳碳生產(chǎn)基地，當(dāng)時(shí)山東省委書記也參觀了，山東省也支持我們現(xiàn)在所里的民營公司。這是綠色能源這一塊。

　　第二塊，工業(yè)環(huán)保，房間里用的綠色環(huán)保地坪，鋪在帶地面上的地坪。

　　主持人：這個(gè)是用在家居嗎？

　　趙建設(shè)：家居也可以用，它是綠色、環(huán)保、無毒，這個(gè)已經(jīng)在推廣應(yīng)用。還有防腐、防水，刷在水泥表面起到防水作用。防腐，比如屋頂、水族館、游泳池、冷庫等等用我們一些防水材料。

　　主持人：這個(gè)現(xiàn)在推廣力度有多大？

　　趙建設(shè)：好多企業(yè)在用，我們想盡量進(jìn)一步擴(kuò)大市場份額。

　　主持人：一般游泳池外面也會(huì)涂嗎？

　　趙建設(shè)：涂上肯定效果更好，現(xiàn)在一般都用水泥，我們這個(gè)防水涂料可以在水泥的表面上再刷一層，這樣使用的壽命更長，效果更好。第三塊，交通運(yùn)輸，京滬高鐵的軌道刷的面漆，是脂肪族的面漆，它的好處是防腐蝕、壽命長。施工比較簡單，現(xiàn)在可以涂刷，我們可以在京滬高鐵，石家莊到武漢的這條線上已經(jīng)用上了，包括北京到天津的城際列車軌道有用到了。

　　主持人：這個(gè)面漆是針對(duì)高速鐵路的，還是其他鐵路也可以應(yīng)用？

　　趙建設(shè)：其他鐵路也可以用，因?yàn)樗�用在這上面效果最好，它對(duì)路基要求更高，它發(fā)揮的作用更大�，F(xiàn)在上海商飛公司在生產(chǎn)大飛機(jī)，他用的碳纖維的料也是我們提供，通過質(zhì)量認(rèn)證，我們性能和指標(biāo)已經(jīng)完全滿足他們的要求。這幾年我們所民品的發(fā)展形勢還是比較好的。航天材料應(yīng)用到民用行業(yè)，民用行業(yè)我們確實(shí)發(fā)揮了很大的作用。

　　主持人：作為一個(gè)老百姓很難想象航天材料在民用上有這么大的應(yīng)用。不知道未來還會(huì)有哪些材料可以應(yīng)用到民用上？你們有沒有這樣的計(jì)劃？

　　趙建設(shè)：這個(gè)計(jì)劃我們所里和院里一直做這方面的計(jì)劃，我們想占領(lǐng)高端市場，發(fā)揮航天本身的優(yōu)勢，這樣能更好的服務(wù)于民用行業(yè)，服務(wù)于老百姓。

　　主持人：比如哪些方面的材料？

　　趙建設(shè)：剛才提到這三大類，還有一類的民用行業(yè)，比如火車的車箱車門，用我們現(xiàn)在用的保溫材料，一種泡沫的保溫材料，既隔音又保溫，密度小重量也輕。還有一些金屬材料，這方面也在推廣應(yīng)用。

　　主持人：我很好奇的是，在民用里所使用的材料，到底跟我們航天使用的材料它的差距有多大？是不是我們會(huì)把過去不是那么先進(jìn)的，最頂尖的技術(shù)推廣向民用？

　　趙建設(shè)：民用行業(yè)我們是根據(jù)民用的需求，我們所是搞材料研制的，所以我們根據(jù)民用的需求，他的要求我們進(jìn)行材料改進(jìn)，不見得航天材料性能就低了，不是的，是根據(jù)他的需求，你側(cè)重于哪個(gè)方面我們研究哪個(gè)方面的材料，也許民用材料不比航天材料低。比如防熱材料發(fā)揮防熱材料優(yōu)勢，結(jié)構(gòu)材料發(fā)揮承載材料的優(yōu)勢，主要是根據(jù)他的需求。

　　主持人：現(xiàn)在在我們航天材料研究中我們存在什么樣的難點(diǎn)？有什么難點(diǎn)需要我們繼續(xù)突破的？是不是為了適應(yīng)未來向更遠(yuǎn)的方向向太空旅行，或者實(shí)現(xiàn)更高的速度，在哪些方面我們還要實(shí)現(xiàn)突破？

　　趙建設(shè)：根據(jù)未來發(fā)展的需求，對(duì)材料的密度要求要進(jìn)一步降低，因?yàn)樗�主要是出于減重的目的。第二個(gè)，對(duì)它的耐溫性要進(jìn)一步提高，現(xiàn)在是1800到2800 左右，以后升空要求耐溫溫度更高，返回的時(shí)間更長，對(duì)耐溫性要求更高。第三個(gè)，本身在適應(yīng)復(fù)雜太空環(huán)境的適應(yīng)能力進(jìn)一步提高我們現(xiàn)在提正負(fù)100度，以后溫度范圍要求會(huì)更寬，適應(yīng)能力會(huì)進(jìn)一步提高。

　　主持人：在材料研制方面有沒有一些特別神奇的材料可以向我們介紹？跟我們?nèi)粘＠斫獾牟牧喜灰粯拥�，有沒有神奇之處？除了耐高溫之外，以前有聽說過一種材料，它可以自我修復(fù)，實(shí)現(xiàn)這樣的功能。

　　趙建設(shè)：自我修復(fù)作為材料來說是另外一類，還有一類，現(xiàn)在所有的材料都要考慮后續(xù)損傷了，比如產(chǎn)生缺陷了，在這個(gè)情況下要對(duì)它進(jìn)行修復(fù)，但是自我修復(fù)的材料，我理解可能是記憶合金，這是另外一種特殊的材料，它主要是在特殊的環(huán)境下需要這種功能。作為大的航天材料來說，主要還是從防隔熱，長壽命，耐溫性、強(qiáng)度這方面考慮多一些，要求更細(xì)一些。

　　主持人：謝謝趙老師，今天非常全面的給我們介紹了材料的發(fā)展歷史，也向我們介紹了航空材料民用的一些情況。作為一個(gè)老百姓可能感到比較差異的是，沒有想到現(xiàn)在的民用是這么的廣泛。最后一個(gè)問題還想問問您，作為您個(gè)人來說，您認(rèn)為中國航天的意義是什么？

　　趙建設(shè)：中國航天的意義太大了，首先一個(gè)，壯了國威，讓中國人感到很自豪。我印象很深刻九幾年去香港，香港老百姓一聽說飛船發(fā)射成功了非常振奮，可以說第一個(gè)方面首先提高了國際地位，提升了民族自豪感。第二個(gè)，帶動(dòng)了好多行業(yè)，科技技術(shù)的發(fā)展，這是很顯著的。有需求才能帶領(lǐng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)往前發(fā)展，如果沒有需求，技術(shù)發(fā)展肯定要遲緩的多。第三個(gè)，剛才也談到了，技術(shù)發(fā)展以后可以把好的，先進(jìn)的技術(shù)服務(wù)于民用，相當(dāng)于回頭又造福于老百姓，所以我說發(fā)展航天事業(yè)，我個(gè)人認(rèn)為意義是非常大的，于國于民都是非常有好處的。

　　主持人：謝謝趙老師，像趙老師說的中國航天技術(shù)于國于民都是非常有好處的，非常感謝趙老師今天來到現(xiàn)場，謝謝趙老師，也謝謝各位觀眾。

　　趙建設(shè)：謝謝網(wǎng)友，謝謝主持人。

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