太空制造技术发展现状与展望

太空制造技术被世界各航天强国公认为是人类提升地外活动能力、开展深空探索任务的战略性关键技术之一,因而其也已成为世界主要航天强国最活跃的科学与应用前沿之一.空间站运营、月球基地建设、深空探测等任务对太空制造技术提出了更多的需求和更高的要求.特别是太空特有的长时微重力、强辐照、高真空等环境特点给太空制造技术带来了新的科学和工程问题.同时,太空任务中的特殊应用场景对制造精度、制造装置的功耗和尺寸及智能化等提出的要求也面临着技术挑战.本文概述了国内外太空制造的主要技术研究进展,着重介绍了基于高分子材料、复合材料、金属、陶瓷、生物等材料的太空制造技术发展,讨论了未来太空制造技术的几个主要方向和趋势,为我国太空制造技术领域的发展提供参考.

激光诱导聚合物制备石墨烯研究进展及应用

综述了激光诱导聚合物制备石墨烯近年来的研究进展及应用情况,重点总结了激光诱导过程中原料种类、气氛控制、激光功率、扫描速度、扫描次数等参数对所制备石墨烯的影响,及其在微型超级电容器、柔性传感、催化及环境处理领域的应用情况,最后简要讨论了该研究方向未来的发展趋势。

Si_(3)N_(4)粉体的表面改性及其对立体光刻成型的影响

传统的陶瓷加工技术成本高、周期长、缺陷多,难以生产高性能陶瓷,立体光刻技术是制造形状复杂陶瓷零件的一种高效手段。纯Si_(3)N_(4)粉体的折射率(n=2.1)与树脂(n=1.49)的折射率相差较大,光散射严重,导致其陶瓷浆料的固化深度较低,很难直接利用立体光刻技术成型Si_(3)N_(4)陶瓷零件。为解决Si_(3)N_(4)粉体难以光固化的难题,本研究采用表面包覆有机物和表面氧化两种方式改性Si_(3)N_(4)粉体,并对比两种方式对Si_(3)N_(4)粉体光固化特性的影响规律。结果表明,包覆实验后,有机物单体经过一定反应时间后可均匀附着在Si_(3)N_(4)粉体表面;氧化处理后,Si_(3)N_(4)粉体表面形成非晶SiO 2层,该层均匀附着在粉体表面上。原始Si_(3)N_(4)粉体的固化深度仅为20μm,经过包覆改性和800℃氧化4 h后,Si_(3)N_(4)粉体的固化深度分别可提高到40μm和50μm,两种方式均能有效提高原始Si_(3)N_(4)粉体的固化深度。

太空制造超低损耗光纤的机理及可行性初探

氟化物ZBLAN玻璃光纤在军事、通信、医疗等领域具有重要应用价值,超低损耗光纤的制备已成为大国竞争的战略性关键技术。ZBLAN玻璃熔融冷却过程易出现析晶,其内部多发的结晶区域会引起光传输的散射,导致玻璃光纤实际损耗比理论损耗高2~3个数量级,极大限制了其应用。因此,超低损耗ZBLAN玻璃光纤的制备成为光纤领域的一大挑战。空间微重力环境可抑制重力引起的熔体组分对流,大幅降低熔体成核和微晶生长的速度以及ZBLAN玻璃材料凝固过程中的析晶程度,进而降低材料的光学损耗。美国航空航天局在国际空间站已经开展多轮光纤制造技术的相关试验,随着我国空间站的建成运行,在微重力环境中制造氟化物光纤已经具备了初步可行性。概述了国内外太空制造光纤的主要研究进展,着重介绍了微重力环境下超低损耗氟化物光纤的制备原理,探讨了特种光纤“太空制造-地面应用”的可行性。该研究为我国太空制造水平的提升、航天科技应用领域的拓展提供了技术参考。