這兩天嫦娥五號探測器成功發(fā)射，并完成了第一次和第二次中途修正，再一次證明了我國航天實力的提升。在航天領域，人造衛(wèi)星是人類的眼睛，用來探索廣袤的太空。在人造衛(wèi)星的制造上，也存在碳纖維的身影，碳纖維在人造衛(wèi)星上的種種應用，正是因為它自身存在的多種性能優(yōu)勢。
 
碳纖維在人造衛(wèi)星應用的優(yōu)勢盤點
 
碳纖維在人造衛(wèi)星應用的優(yōu)勢盤點
 
碳纖維材料的發(fā)展已經走過了幾十個年頭，隨著研究的深入，高強度高模量碳纖維的研制成為了航天飛行器理想的承載材料。高強度高模量的碳纖維用來制造人造衛(wèi)星的部分零部件非常合適，甚至有的人造衛(wèi)星上超過85%的部件都由碳纖維和碳纖維復合材料所造。
 
1、人造衛(wèi)星上的主承力結構多采用承力筒，目前碳纖維復合材料替代了原先的金屬材料，用來輔以加強筋。無論從剛度、強度上都能滿足強化需求，同時還能大幅度的降低重量，除了承力筒上，碳纖維復合材料還能用在衛(wèi)星結構外殼、衍架結構上，從結構上優(yōu)化了人造衛(wèi)星的性能。
 
2、與鋁合金相比，碳纖維復合材料在部分位置上更適合，因為它的比強度和比模量要高出不少。與金屬材料相比，碳纖維單向層材料的比強度要高出3-4倍，而高模型碳纖維復合單向層材料的比模量要高出5-7倍。人造威盛對于強度、剛度的要去，比飛機和導彈的還要高，畢竟還長時間對抗外太空的惡劣環(huán)境。
 
3、高模量碳纖維具有良好的導電性，可以實現(xiàn)在一定頻率范圍內接收和發(fā)射天線電磁波，同時可以承載一定的功率。隨著碳纖維石墨化程度的提高，碳纖維導電性會逐漸增強。優(yōu)質的高模量碳纖維的導電性，甚至可以媲美金屬。
 
4、外太空的環(huán)境出于極寒狀態(tài)下，人造衛(wèi)星在在外太空首先就得面對極寒溫度的考研，而且衛(wèi)星出于環(huán)繞地球運動的軌跡當中，距離太陽的距離會發(fā)生巨大的變化，溫度也隨之變化。根據(jù)人造衛(wèi)星反饋的數(shù)據(jù)，高溫可達﹢120℃，低溫可達-160℃，如此巨大的溫差，考驗著人造衛(wèi)星材料的熱膨脹系數(shù)。碳纖維材料的熱膨脹系數(shù)極小，接近于0，可以保障人造衛(wèi)星的長時間運作并精準的接收數(shù)據(jù)。
 
5、另外碳纖維材料的耐疲勞性強，阻尼減震效果出眾，人造衛(wèi)星在發(fā)射階段需要承受來自火箭的震動和沖擊，為了保障衛(wèi)星內部精密儀器、電子線路、繼電器等設備的正常工作，需要像碳纖維這樣的材料。
 
壽命長、可靠性強、重量輕和精度高，一直以來都是人造衛(wèi)星發(fā)展的根本需求，衛(wèi)星結構一般只占衛(wèi)星重量的5%左右，所以重量更輕的碳纖維材料是非常優(yōu)秀的一種選擇。衛(wèi)星的發(fā)展正面向高性能、高功能、復合化、智能化和高環(huán)境相容性，在這個方向上，熱塑性碳纖維材料的可回收是一個非常不錯的特性。