新華社北京８月２５日電 空客（北京）工程技術中心與中國國家納米科學中心近日在北京宣布共同設立“復合材料實驗室”，標志這一航空業巨頭將與在全球納米研究具有重要地位的中國頂尖科研機構聯手，展開納米功能復合材料在航空領域的前沿探索與工程應用研發。

    “空客與中國科學家的在納米材料上展開合作，把產業的需求與最尖端的技術研發結合起來，這是我們都期待著的未來。”空客（北京）工程技術中心總經理程龍說。

    輕如鴻毛的碳納米管海綿，可以吸音、隔熱

    共同目標：從科研到工程

    從紙飛機、木頭飛機、金屬飛機再到復合材料飛機，人類的飛行夢越飛越高。空中客車公司和中國頂尖科研機構的科學家決定攜手探索未來——將納米材料“注入”飛機，探尋讓飛行變得更輕量、更安全、更高效的新可能。

    “交通運輸工具的輕量化和安全性是永恒的主題，關乎節能環保和乘客人身安全。復合材料以及進一步的智能材料，是解決這些問題的重要途徑。”中國科學院院士、清華大學教授范守善說。

    納米科技是上世紀９０年代初開始引發全球極大關注的新興科技，甚至被認為能夠將人們認識、改變微觀世界的能力提高到前所未有的高度。

    納米，是從國際通用名稱音譯而來的長度度量單位。一根發絲的直徑大約是０。０５毫米，如果把它剖成２５億根，那么每根的直徑就是１納米。當體量小卻能量大的納米材料帶著傳統材料不具備的物理、化學等“奇異”特性進入飛機，未來的飛機和我們的飛行將會怎樣？

    “材料如果要成為‘可用的材料’，必須有行業介入。科研必須產業結合去創造出新一代材料。”范守善說。

整齊排列的碳納米管陣列。

    航空：“納米”的新天地

    從微觀世界的納米材料研究到龐大飛機機體上的現實應用，納米與航空業的連接注定不會是一步之遙，但前景是可見的。空客與中國科研人員決定，一道探索納米材料與航空的“跨界”未來。

    在人類百余年的航空發展史中，航空動力與材料的進步始終是拉動行業進步的重要力量。比如，在上世紀６０年代開始研究的碳纖維復合材料已經成為當今新一代飛機的標志性特征。

    “大量碳纖維復合材料的加入讓新一代飛機的重量更輕，機艙濕度和壓力環境更宜人，實現經濟性和舒適性的躍升。”納米科學中心研究室主任張忠說，比如在空客最新寬體客機Ａ３５０ＸＷＢ上，碳纖維復合材料占到飛機重量的５２－５３％，體積則超過８０％。

空客A350XWB寬體飛機。空客中國提供

    張忠說，通過納米顆粒可有效提高碳纖維和高分子材料的界面性能，從而對整個結構的性能有非常明顯的提高。這些碳纖維的直徑在７至８微米，但其界面在亞微米或納米尺度。

    “通過納米改性，高分子材料的機體可以有效地提高它的界面性能，從而帶來復合材料性能的提高。”張忠說。

    目前，其團隊的研究方向包括：通過納米技術提高復合材料韌性，提高碳纖維復合材料導電的特性，通過復合材料制備具有“自愈合”等能力的智能材料，通過納米材料制備出探測傳感器來開展飛機結構的“健康檢測”。

    科研人員將讓納米材料的“神奇”特性在航空業大展身手。比如，復合材料在運行和加工過程中都可能會形成一些纖維和界面破壞的缺陷，有可能對飛機的運行安全帶來巨大的隱患，而納米顆粒則可以有效地阻止這些缺陷的形成和擴大。

    “我們還在探索具備自修復能力的智能材料，將修復材料制備在微膠囊中。飛機出現破損劃痕后，微膠囊的材料可以自修復整個復合材料的體系，機體的力學性能和其他性能將得到提高。”張忠說。

    邁向未來：航空的新可能

    航空業是以安全性為生命線的行業，任何材料和技術被應用于航空業都意味著要邁進一個門檻非常之高也更值得期待的未來。

    “從新材料問世到符合航空業認可并應用的安全、長壽命、高可靠性材料，我們要經歷非常艱苦、長期的奮斗過程。它背后可能是一代人，甚至幾代人的付出，才有了航空業的進步。”范守善說。

    納米材料作為一個更新、更年輕的領域，在民航業尚沒有得到應用，這也意味著這個領域的探索不僅將帶來航空材料的創新，甚至引發航空業的某些革命性變化。

    程龍表示，空客此次與中國科研院所的合作是其在全球首次展開納米材料領域的合作，將展開“立足長遠”和“著手當下”兩條主線。

    “在長期發展的主線上，我們并不追求在短期或者幾年內快速地應用于某個具體產品上，而是把航空業的需求提給科學家們進行探索性研發。”程龍說。

    另一條主線則追求快速落實到產品的應用——將科研機構半成熟或有一定進展的技術與空客的行業資源、研發能力結合，實現技術到工程的快速應用。

    “納米材料實現在航空業的真正應用，將有一個很長的過程。但是今天就必須開始做，因為我們有一個共識——這代表未來。”范守善說。

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責任編輯：殷鵬飛

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