我國是一個海洋大國，隨著建設(shè)海洋強國國家戰(zhàn)略的提出，航空航天活動日趨集中在海洋大氣領(lǐng)域。新型艦載機、海基導(dǎo)彈等航空航天裝備將長期處于高溫、高濕、高鹽霧、高紫外輻照和強降雨海洋大氣環(huán)境中，海南文昌發(fā)射場地面設(shè)備設(shè)施、運載火箭、航天器將受到更為嚴(yán)酷的熱帶海洋環(huán)境考驗，這導(dǎo)致航空航天材料在腐蝕和老化作用下面臨嚴(yán)重的功能退化問題。

    在航空航天裝備表面防護材料領(lǐng)域，廣泛應(yīng)用的鋁合金和不銹鋼材料在濕熱海洋大氣環(huán)境中極易發(fā)生點蝕、晶間腐蝕等局部腐蝕，引起結(jié)構(gòu)性能退化，而普遍采用的電鍍、氧化以及傳統(tǒng)有機漆膜等表面防護材料在苛刻的熱帶海洋大氣環(huán)境下較差的耐候性導(dǎo)致其腐蝕防護性能下降，尤其力學(xué)因素與自然環(huán)境因素的共同作用加速了表面防護涂層的失效，成為整個防護體系的薄弱環(huán)節(jié)。美空軍總部對沿海基地使用的產(chǎn)品故障調(diào)查結(jié)果表明引起機體故障的原因中氣候環(huán)境占 73％，國內(nèi)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示長期在海洋環(huán)境執(zhí)行巡邏、作戰(zhàn)任務(wù)的飛機故障率是內(nèi)地的 2-3 倍。在航空航天功能材料領(lǐng)域，傳統(tǒng)的熱障涂層、封嚴(yán)涂層、固體潤滑薄膜等功能薄膜均未考慮海洋大氣環(huán)境耐侯性設(shè)計，在高濕、高溫、高鹽霧和高太陽輻照作用下面臨嚴(yán)重的功能退化問題。研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)典型的二硫化鉬空間固體潤滑涂層在航天裝備海運、發(fā)射場轉(zhuǎn)運過程中因潮解、腐蝕導(dǎo)致其摩擦學(xué)性能嚴(yán)重惡化。海洋環(huán)境對航天航空先進材料的發(fā)展提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，常規(guī)表面防護涂層和功能涂層材料均不能滿足航天航空裝備在海洋大氣環(huán)境中的可靠性和長壽命運行要求，需開展航天航空材料在海洋特征環(huán)境中的腐蝕、 老化等耦合失效損傷行為研究，突破常規(guī)材料環(huán)境適應(yīng)性及使用性能極限，發(fā)展新一代具有優(yōu)良力學(xué)性能、耐侯性、耐腐蝕等功能一體化高性能航空航天材料體系。

    中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所，中科院海洋新材料與應(yīng)用技術(shù)重點實驗室海洋功能材料團隊針對海洋環(huán)境材料損傷機制及性能提升開展了大量的應(yīng)用基礎(chǔ)研究工作。通過石墨烯、BN 二維納米片在耐候樹脂中的均勻分散和形成的有機 - 無機互穿網(wǎng)絡(luò)發(fā)展出了高性能重防腐耐磨涂層材料；通過非晶 - 納米晶、納米多層界面的多尺度耦合設(shè)計，以及組元特性協(xié)同和摩擦界面自補償環(huán)境適應(yīng)性技術(shù)實現(xiàn)了功能薄膜在潮濕大氣和空間環(huán)境中低摩擦磨損性能。針對海基航空航天裝備在海洋環(huán)境中出現(xiàn)的耐侯性和功能退化這一新問題，未來將開展三類海洋環(huán)境用功能材料體系的研究工作：海洋多重環(huán)境因素耦合作用下的材料磨損 - 腐蝕交互行為及動態(tài)耐磨防腐一體化涂層材料的研究；熱帶海洋環(huán)境輕合金長效重防腐功能涂層材料及其耐侯性研究；功能薄膜材料的海洋大氣環(huán)境損傷行為及新一代耐侯性空間功能薄膜材料研究。這些材料的研究開發(fā)將為我國海洋環(huán)境裝備的防護與延壽提供理論指導(dǎo)和技術(shù)支撐，從而為加快我國海洋強國的建設(shè)提供有力保障。

    作者簡介

    蒲吉斌，博士，研究員，博士生導(dǎo)師。2011年畢業(yè)于中科院蘭州化學(xué)物理研究所，獲工學(xué)博士學(xué)位。長期從事新型碳基固體潤滑薄膜和納米尺度潤滑薄膜的空間環(huán)境摩擦學(xué)研究，以及功能薄膜材料在航天、航空和船舶領(lǐng)域的工程化應(yīng)用工作，研制成果應(yīng)用于多個重點型號中。在《Chemicalcommunication》、《Journal of Materials Chemistry》、《Carbon》等學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表相關(guān)SCI論文50余篇，授權(quán)發(fā)明專利10余件。參與編著《類金剛石碳基薄膜材料》和《Multifunctional surfaces fortribological applications》專著兩部。2011年獲中科院“西部之光”人才計劃，2015年獲甘肅省技術(shù)發(fā)明一等獎一項。