继“天和”“问天”后，交大硬核材料再助“梦天”翱翔！

10月31日15时37分，搭载梦天实验舱的长征五号B遥四运载火箭，在我国文昌航天发射场准时点火发射，约8分钟，梦天实验舱与火箭成功分离，精确进入预定轨道。梦天实验舱上携带的大型柔性太阳翼分两步陆续展开，16时左右柔性太阳翼完成了一次展开，梦天实验舱与空间站组合体实施交会对接后，其太阳翼二次完全展开。伴随着梦天实验舱的成功发射，中国空间站三舱“T字构型”建造任务成功完成，同时也标志着我国空间站建造全面完成。

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上海交通大学材料科学与工程学院、金属基复合材料国家重点实验室作为助力梦天实验舱圆满完成任务的其中一员，解决了空间站大面积柔性太阳翼展开机构关键部件的材料问题。从2021年的天和核心舱，至2022年7月的问天实验舱，再到今天的梦天实验舱，该团队研发的数十种规格碳化硅增强铝基复合材料关键构件，应用于中国空间站的柔性太阳翼伸展机构，满足了大面积柔性太阳翼在功能、精度、稳定性以及可靠性方面的需求，为中国从航天大国迈向航天强国提供了里程碑式的支撑！梦天空间站柔性太阳翼两翼顺利展开，也标志着该团队一代又一代的科研工作者的青春，与中国航天事业“完美对接”！

轻柔灵巧，骨韧耐磨

一双“梦天之翼”的独特之处

与问天实验舱相同，梦天实验舱也拥有一双巨大的“迎光翱翔的翅膀”，这就是梦天实验舱的柔性太阳翼。柔性太阳翼又称太阳能帆板或柔性太阳电池阵，它是梦天实验舱进入太空后的能量来源，堪称“动力心脏”。太阳翼负责将源源不断的太阳能转化为空间站所需的动能，是我国空间站不可或缺的“能量源泉”。

在梦天实验站尾部配置着我国最大的柔性太阳翼。梦天实验舱太阳翼单翼展开长度超过27米，两个太阳翼全部展开长度超过55米，单翼展面面积可达138平方米，全部展开后的翼展超过270余平方米。如此巨大面积的太阳翼会对梦天实验舱的对接任务产生一定扰动，故梦天实验舱的太阳翼首先进行第一次展开，以支撑梦天实验舱在交互对接时拥有充足的动力和电力。这样复杂的展开过程，对于柔性太阳翼的伸展机构提出了更严格的要求。因此，支撑柔性太阳翼的展收工作的材料就必须具备轻质高强、高模量、高耐磨、尺寸稳定等的特性。

上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室教授张荻、欧阳求保团队研制的碳化硅增强铝基复合材料，具有轻质、高强度、高模量、耐磨性好、热膨胀系数低、尺寸稳定性好、导热系数高等特点，欧阳求保教授形象的将其优异特性概括为“铝合金的密度、钛合金的刚度、钢的耐磨性”，它满足了航天航空事业对轻质高性能金属基复合材料的迫切需求，为梦天实验舱进入太空后的运行做出了重要贡献。

久久为功，驰而不息

材料性能不断优化

虽然相比于传统的小型太阳能帆板，大面积柔性太阳翼有了质的提升。然而，也随之带来了理论研究、试验和仿真的复杂性，系统展开过程中会遇到接触碰撞、间隙、摩擦等许多问题。因此，为了满足大规模航天器对于柔性太阳翼的伸展要求，上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室张荻教授和欧阳求保教授团队，对研制的碳化硅增强铝基复合材料的综合性能进行了更为严苛的探索。

在回忆起研究实验过程，张荻教授介绍，“梦天实验舱中几百件乃至上千件构件的稳定性问题，是必须克服和跨越的一个问题！”如果一个材料不稳定，那么后续的性能分析犹如空中楼阁。“对于前期的基础研究和后续的应用研究，我们做了不计其数的研究探索。”张荻教授说道。该团队通过材料的设计、配方的优化、工艺设计的完善、组份的优化，使得碳化硅增强铝基复合材料的性能不断得以完善。在这些过程中，他们勇于创新突破，建立了复合热力学/动力学、基体合金化与表面改性等SiCp/Al界面容配复合技术，突破了高性能、大规格SiCp/Al复合材料的宏量化可控制备技术，以及SiCp/Al复合材料大型复杂构件的精密成形加工技术，创制出了满足我国空间站柔性太阳翼展收机构要求的轻质高强多功能铝基复合材料。

从无到有，问鼎苍穹

与航天事业结缘数十年

时光回溯到1997年，上海交通大学张国定教授、张荻教授、欧阳求保教授三代人的材料人开始了碳化硅增强铝基复合材料在空间站应用的研究工作，直至今日梦天实验舱的成功发射，该团队已与中国航天工程结缘25个年头。自1997年以来，该团队为满足中国载人航天工程的重大需求，与航天部门合作开展中国空间站柔性太阳翼材料与构件的研究。当时面临的任务十分艰巨，面对复杂而多样的零件，该团队所能做的就是不断地探索，一丝丝抽离问题、一层层拨开迷雾。

在团队成员的不懈努力之下，自2005年起，该材料已经成功应用于50余个型号，300余种规格，上万余构件，如2018年9月7日海洋一号C卫星发射升空；2019年1月3日“嫦娥四号”探测器成功着陆在月球；2020年4月29日我国载人航天工程第一个空间站核心舱天和核心舱成功发射；2020年7月23日我国首个火星探测器“天问一号”成功发射升空；2022年7月24日首个实验舱—问天实验舱成功发射。这背后无不体现着交大材料人求真务实、探寻真理的严谨科研态度。面向国家重大需求，交大材料人一直坚持理论联系实际，基础指导应用，将科研成果书写在祖国大地上。

持之以恒，有始有终

交大材料人精神的彰显

在奋斗的道路上，该团队有着共同的名字：交大材料人。通过几代交大材料人的孜孜不怠，创造的轻质高强多功能金属基复合材料已成功应用于我国载人航天工程、探月工程、卫星工程等多项国家重大工程。

“拼搏、奋斗、坚持”是上海交通大学材料人的精神。追昔过往，该团队洒满青春热血，成就科研之路，三十多年以来对材料事业的执着坚守与心无旁骛是该团队勇攀高峰力量之源。正所谓耐得住寂寞，才守得住繁华，这句话用在该团队身上再合适不过。碳化硅增强铝基复合材料是在该团队一代又一代的科研人员的努力下得来的，这一群有着家国情怀的科研人员不忘初心，牢记使命，终于实现了从仰望星空到遨游苍穹。

最后，当被问及终于看到梦天空间站发射成功的心情时，张荻教授、欧阳求保教授团队的每一位成员都格外激动与动容：“科研工作的成果不是一个人的功劳，是一群人智慧的结晶。为了这一天，我们几代交大材料人奋斗了25年。我们要感谢每一位成员的坚持，特别要感谢航天部门、学校、学院和国家重点实验室对我们工作的持续支持。”梦天空间站的成功发射标志着我国空间站建造全面完成，交大材料人几十年的艰辛与付出也都化作了欣慰。

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仰望星空、脚踏实地，一次次点燃的航天梦背后，都有上海交通大学材料人默默的耕耘与奉献。未来，交大材料人为国奉献的脚步将迈的更稳更远，星辰大海之梦终会照进现实，让我们共同期待！

来源 | 交大官微

材料科学与工程学院

责任编辑 | 金雪

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