低温聚合反应助力航天材料创新

低温聚合反应助力航天材料创新

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https://www.sohu.com/a/793421600_121903241

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http://www.sinopecnews.com.cn/xnews/content/2025-01/08/content_7115948.html

近日，大连理工大学和中国农业科学院麻类研究所分别在低温聚合物基复合材料和新型可降解耐高温和低温粘合剂方面取得重要突破。这些研究成果不仅为航空航天领域的材料应用提供了新的可能性，还展示了低温聚合反应在新材料制备中的巨大潜力。

低温聚合反应是一种在较低温度下进行的聚合反应，通过控制引发剂的分解速度来实现对聚合过程的精确调控。这种技术在航天材料制备中具有独特优势：

1. 提高材料性能：低温聚合可以避免高温对材料结构的破坏，保持材料的优异性能。
2. 拓宽材料选择范围：一些高性能聚合物只能在低温下合成，这为开发新型航天材料提供了可能。
3. 降低能耗：相比传统高温聚合，低温聚合反应能显著降低能耗。

在低温聚合反应中，控制引发剂的分解速度是关键。大连理工大学的研究团队通过以下方法实现了对引发剂分解速度的精确控制：

• 选择合适的引发剂：根据目标温度选择具有适当活化能的引发剂。例如，偶氮二异丁腈适用于45-65℃范围，而过氧化物类引发剂则适合更高温条件。
• 调整引发剂浓度：引发剂用量直接影响自由基数量和聚合速率。较低浓度可减缓分解速度，但需确保足够引发聚合。
• 使用复合引发体系：结合两种或多种引发剂，利用它们不同的分解特性，精确调控反应速率。
• 优化反应温度：温度对引发剂分解有显著影响。在低温下，可通过微调温度来控制分解速度，避免反应过快或过慢。

聚合物基复合材料的新突破

大连理工大学研究团队开发的新型低温聚合物基复合材料具有以下特点：

• 优异的力学性能：通过低温聚合制备的复合材料具有更高的强度和韧性，能够承受极端环境下的力学载荷。
• 良好的耐温性：新材料在高温和低温环境下均能保持稳定的性能，适用于航天器在太空中的复杂温度环境。
• 轻量化设计：通过优化材料结构和配方，新材料实现了轻量化，有助于提高航天器的载荷能力和燃料效率。

可降解耐温粘合剂的创新

中国农业科学院麻类研究所研发的新型可降解耐高温和低温粘合剂具有以下优势：

• 宽温域适用性：该粘合剂能在-60℃至200℃的温度范围内保持良好的粘接性能，满足航天器在不同环境下的使用需求。
• 生物降解性：粘合剂采用生物基原料，具有良好的生物降解性，符合环保要求。
• 优异的耐候性：经过加速老化试验，该粘合剂表现出优异的耐候性，能在极端环境下长期使用。

低温聚合反应技术在航天领域的应用前景广阔。随着研究的深入，未来有望开发出更多高性能的航天材料，推动航空航天技术的发展。然而，该技术仍面临一些挑战：

1. 成本问题：新型材料的制备成本较高，需要进一步优化工艺降低成本。
2. 规模化生产：目前的研究多处于实验室阶段，如何实现大规模生产是亟待解决的问题。
3. 性能稳定性：新材料在极端环境下的长期性能稳定性仍需进一步验证。

总体而言，低温聚合反应技术为航天材料创新开辟了新的途径。通过精确控制引发剂分解速度，研究人员能够制备出具有优异性能的新型材料，为航空航天领域带来新的发展机遇。