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为“天宫一号”编织“双翼”的人 |
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——访东华大学教授陈南梁 |
本报记者 黄 辛 实习生 陆 洋
2011年9月29日21时28分，“天宫一号”展开了双翼——太阳能电池帆板。那一刻，许多观众围坐在电视机前，欢呼雀跃。这其中也包括东华大学产业用纺织品教育部工程研究中心主任陈南梁教授，他笑说：“当时，我真的非常认真地看着直播。”
陈南梁正是此次为“天宫一号”编织“双翼”的人。
他领衔的研究团队采用特殊的经编技术，将特种玻璃纤维编织成网格。这种网格仿佛是“天宫一号”双翼的“骨架”，而太阳能电池就“附着”于这个“骨架”上。
这就是“半刚性电池基板玻璃纤维网格”（以下简称“半刚玻纤网格”），由东华大学与南京玻璃纤维研究院、泉州海天材料科技股份有限公司、航天805所等单位共同合作，历时5年研制成功。
据陈南梁介绍，“半刚玻纤网格”十分适用于卫星等航天飞行器，此前我国一直没有这方面技术的研发能力，俄罗斯和美国拥有这项技术。目前，俄罗斯的卫星全部使用“半刚玻纤网格”，但俄、美两国都对我国进行技术保密，所以这次完全由我国自主研发。
那么“半刚玻纤网格”的神奇之处究竟在哪里？
据陈南梁介绍，“天宫一号”和以往的高轨道卫星不同，在低轨环境飞行，低轨空间的原子氧含量极为丰富，这就对电池附着材料的抗氧化性能提出了极高的要求。
此外，以往卫星大多使用较重的铝合金材质的全刚性电池帆板。因此，让电池帆板“瘦身减重”，使“天宫一号”飞得更轻盈，也是“天宫一号”需要克服的问题。
“所以，用玻璃纤维做‘天宫一号’电池板的附着物再合适不过了。”陈南梁说。
他解释说，玻璃在一般人看来是质地坚硬的易碎品，并不是适合作为结构用材，但如果将其抽成丝以纤维状呈现后，其强度大为增加且柔软、质轻，加之又是无机非金属材料，抗氧化和腐蚀的能力极强。
但是如何将脆性的玻璃纤维织成“天宫一号”电池帆板的附着载体，同时也满足飞行器对织物的高要求呢？例如强度高、结构致密、延伸性小，且结构和外形在太空中稳定不变形和具有自修复能力等特点。
他想到了擅长的经编技术，“这就好比用玻璃来打毛衣，最适合的技术偏偏遇到了最头疼的材料，我们要做的就是化解这对‘冤家’之间的矛盾，让不可能成为可能。”
为此，他和南京玻璃纤维研究院研制出了特种玻璃纤维，其具有高强度、低延伸度、高柔软性的特征，从源头上解决了玻璃纤维的缺陷。
相应地，他也成功开发出适用于这种特种玻璃纤维的特种整经工艺，自己动手设计制造出我国首台航天特种玻璃纤维织造用经编机，并且提出了经编技术成圈理论。
同时，由于电池帆板的载体是网格构造，不仅减轻了“天宫一号”电池帆板的重量，也让电池帆板透过网格进行正反面发电，发电量比以前提高了15%。
据悉，“半刚玻纤网格”在“天宫一号”上使用成功后，今后将会更广泛地用于航天飞行器上。同时将玻璃等脆性材料编织成网的技术，可以广泛适用于各种材料和各种领域，例如军用、医用和民用等领域。
《科学时报》 (2011-11-01 B2 大学周刊)
