为“天宫一号”编织完美翅膀

　　主持人：杨维骅 向娟 邱登梅

　　嘉宾：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

　　11月3日凌晨，“神州八号”与“天宫一号”成功对接，作为提供飞行动力的关键设备，电源分系统被誉为航天飞行器的“心脏”。而在“天宫一号”的“心脏”上，由东华大学产业用纺织品教育部工程研究中心主任陈南梁领衔团队开发研制的“半刚性电池基板玻璃纤维网格”（以下简称“半刚玻纤网格”）功不可没，为“天宫一号”编织了提供能源动力的“完美翅膀”。本期，我们请到陈南梁教授，请他谈谈是如何带领团队为“天宫一号”编织“翅膀”的。

　　主持人：“半刚玻纤网格”的研发背景是怎样的？它是采用什么材料研制的？

　　陈南梁：我们研制的半刚玻纤网格，是一种以玻璃纤维为原料、采用经编工艺生产的高密度高品质经编织物，主要用于安装“天宫一号”电池帆板，让电池帆板“附着”在这个网格上。和以往高轨卫星不同，“天宫一号”在空间站低轨环境飞行，该空间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要求。

　　此外，以往卫星用的多是比较重的全刚性电池帆板，如何让电池帆板“瘦身减重”使“天宫一号”飞得更加轻盈，如何克服发射及太空飞行中的巨大冲击力，如何有效提高电池帆板的发电量，这些都成为“天宫一号”给我们提出的“硬指标”。为此，我们的团队开始了五年多艰苦卓绝的科研攻关，最终成功研制出半刚玻纤网格，并创新了其中的编织技术和编织装备。

　　主持人：玻璃是质地坚硬的易碎品，如何才能成为“天宫一号”电池帆板的附着物用材？

　　陈南梁：玻璃在一般人看来是质地坚硬的易碎品，并不适合作为结构用材，但如果将玻璃抽成丝以纤维面目示人，那么则其强度会大为增加且柔软、质轻，加之又是无机非金属材料，其抗氧化和耐腐蚀能力极强。因此，我和团队成员一眼就相中了玻璃纤维，用它来做“天宫一号”电池帆板的附着物材料真是再合适不过了。

　　如何把玻璃纤维织成飞行器电池帆板所需要的附着载体，确实是我们参与“天宫一号”研究以来遇到的最大也是最难的问题。因为飞行器对织物既要求强度高，又要求结构致密、延伸性小，保证其结构和外形在太空中稳定不变形，还要求具有自修复能力，即一个部位有断点绝不能蔓延，影响其他部位。

　　尽管玻璃纤维已不似玻璃那么易碎，但仍有易脆的特点，要把它织成线、做成织物谈何容易。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，让不可能变成可能。

　　主持人：在完成这个科研项目的过程中，您的团队遇到了哪些攻关难题？

　　陈南梁：可以说，从原材料的研制，到生产技术工艺的革新，再到机械织造设备的设计改造，整个科研攻关过程几乎随处都有我们“第一个吃螃蟹”的故事。

　　拿原料开发来说，一般玻璃纤维在强度、延伸度、柔软度等性能方面都很难达到航空航天用产品材料的要求。我们与南京玻璃纤维研究院联手，积极开展研究，最终研制出高强度、低延伸度、高柔软性的特种玻璃纤维，从源头上把关，保证了航天织物的高品质。

　　有了特种玻璃纤维，生产工艺和织造设备也要随之更新换代，于是，我们又自主研究提出了经编技术成圈理论，成功开发出适用于特种玻璃纤维的特种整经工艺，并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。

　　之所以这样做，一方面是因为网格不同于实心物体，可以有效帮助电池帆板减轻重量，让飞行器整体更加轻盈，另一方面“天宫一号”的电池帆板还能透过网格进行正反双面发电，发电量可以比以前提高15%。

　　主持人：研制成功半刚玻纤网格材料后，您的团队还有哪些更长远的目标？

　　陈南梁：虽然半刚玻纤网格材料的研究起源于助推“天宫一号”飞天这一具体项目，但在我们心中还有一个更远大的目标，那就是推动我国经编技术走入高端技术应用领域的产业化进程。其实，用于“天宫一号”电池帆板的半刚玻纤材料已成功在我们学校的产业用纺织品教育部工程研究中心中试基地实现了产业化生产，虽然现在的产业化规模还不是特别大，但只要我们坚持研究，今天的成果就意味着明天我国电池帆板材料的变革。

　　近期，我们课题组正在进行星载天线金属网的研发，研究成果已经进入产业化阶段，相信不远的将来，30米大直径经编金属网天线将打破国外技术垄断和封锁，应用于我国航空、航天、卫星等领域。