01 NASA簡介

NASA為美國國家航空航天局的簡稱（英語：National Aeronautics and Space Administration），又稱美國宇航局、美國太空總署，是美國聯邦政府的一個行政性科研機構，負責制定、實施美國的太空計劃，并開展航空科學暨太空科學的研究。NASA是目前世界上最權威的航空航天科研機構，與許多國內及國際上的科研機構分享其研究數據。

02 肯尼迪航天中心腐蝕實驗室

美國航天局肯尼迪航天中心（KSC）腐蝕工程實驗室是一個由人員、設備和設施組成的網絡，為NASA和外部客戶提供所有腐蝕領域的工程服務和技術創新。美國宇航局KSC腐蝕工程實驗室由一個海濱大氣腐蝕試驗場、一個涂層應用設施和一個室內腐蝕實驗室組成。此外，腐蝕工程實驗室在更大的NASA工程局內工作，包括對涂層和材料進行化學和物理分析、無損評估（NDE）方法和諸如拉伸、沖擊和振動等測試的其他能力。

防腐實驗室外景

腐蝕工程實驗室是一個多用戶設施，服務于NASA中心、各種國防部和政府機構、私人公司和教育機構。KSC海濱大氣暴露試驗場在政府內部是獨一無二的，這使得它成為NASA以外的客戶可以利用的寶貴資源。

海濱大氣暴露試驗場

肯尼迪航天中心的發射設施位于大西洋1000英尺以內。海水中的鹽與重型運載火箭的酸性火箭排放相結合，使防腐蝕成為當務之急。由于這些原因，KSC保持最先進的腐蝕防護能力。據記載，我們的大氣腐蝕試驗場比美國其他已知的試驗場具有更高的大氣腐蝕速率。

肯尼迪航天中心

NASA肯尼迪航天中心的腐蝕控制始于20世紀60年代，當時和現在都是用于美國宇航局發射結構和地面支持設備（Gse）的長期大氣保護涂層的評估。KSC海濱大氣腐蝕試驗場成立于當時。該網站提供了超過50年的信息，長期性能的許多不同類型的材料。多年來，KSC的許多材料失效都歸因于各種形式的腐蝕（大氣腐蝕、應力腐蝕、點蝕腐蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、氫脆、腐蝕疲勞等）。材料測試和應用研究由腐蝕工程實驗室的工程師和技術人員進行，以找出解決這些材料失效問題的方法

03 NASA研發的高科技涂層技術

1）抗腐蝕性粉末粒子

本技術來自于美國宇航局肯尼迪航天中心（KSC），該粉末顆粒技術將金屬材料組合成一種均勻的顆粒，可用于防止鋼筋在混凝土中的腐蝕。該粉末與液體環氧粘結劑同時噴灑在混凝土結構表面，以實現金屬顏料的均勻分布，并對混凝土中的底層鋼提供陰極保護。在鋼筋混凝土外表面涂覆后，金屬顆粒與嵌入鋼筋表面之間形成電流。這種方法是有利的，因為涂層是通過刷或噴到混凝土的外部（而不是鋼筋）在施工完成后（并根據需要再涂）。據美國宇航局稱，它適用于停機坪、坡道和車庫；公路和橋梁基礎設施；混凝土墩、海上平臺和其他海洋結構；冷卻塔；管道；建筑物、地基和其他工程結構。

2）防腐液體涂層

美國宇航局肯尼迪航天中心還開發了一種可以防止嵌入混凝土中的鋼筋腐蝕的液體涂層。這種涂料是由廉價的、商業上可用的成分制成的，很容易用刷子或噴霧劑涂在鋼筋混凝土的外表面。它是一種無機的、鍍鋅的涂層，含有各種金屬顆粒，包括鎂、鋅和/或銦，以及有助于保護過程的吸濕化合物。在鋼筋混凝土外表面涂覆后，金屬顆粒與嵌入鋼筋表面之間形成電流。早期的涂層試驗表明，該涂層符合NACE國際RP0290-90 100毫伏（MV）極化發展/衰減除極化標準，用于完全保護嵌入在混凝土中的鋼筋。美國宇航局還證明，鋼筋會發生負極化，這表明存在正電流，電位移動超過400 mV。與粉末顆粒技術一樣，液體涂層是在施工完成后應用的。它通常可持久保護10年，這種涂料具有類似的潛在應用，從混凝土陽臺和天花板，橋梁，碼頭，停車場，冷卻塔和管道。

3）高性能聚酰亞胺粉末涂料

美國宇航局肯尼迪航天中心將熔點遠低于傳統絕緣聚酰亞胺的聚酰亞胺配制成具有良好熱穩定性、耐化學性和電學性能的粉末涂料。這些涂層是以聚酰胺酸樹脂為基礎的，目前正在進行測試，在耐鹽霧腐蝕方面取得了令人鼓舞的初步成果。NASA認為，它們在管道和其他基礎設施、機械、暴露金屬部件和汽車部件方面有潛在的應用。該機構正在尋找合作伙伴，在商業上開發這種涂層技術。

4）智能環保的涂層系統

美國宇航局肯尼迪航天中心的研究人員還開發了一種智能的、環保的涂層系統，可以在沒有外部干預的情況下早期發現和抑制機械損壞的腐蝕和自愈。涂層的設計本身就是為了檢測涂層基體中的腐蝕開始，并通過釋放緩蝕劑和特殊配方的微膠囊和微粒來自動控制腐蝕。腐蝕的開始觸發了指示和抑制腐蝕的化合物的釋放。機械損壞的涂層觸發釋放成膜化合物，以修復損壞。NASA相信，多功能涂層系統將通過防止災難性的腐蝕故障來降低維護成本和提高安全性。該技術有潛力用于橋梁和其他基礎設施、汽車、船舶、飛機、管道和機械的防腐涂層。

5）防蟲涂層

美國宇航局的蘭利研究中心（LRC）

除了防止腐蝕外，防止昆蟲粘附也是NASA面臨的另一個持續挑戰。昆蟲在機翼前緣的積累是一個比人們可能意識到的更嚴重的問題。視大小而定，這種積累改變了機翼的空氣動力特性，導致從層流到紊流的變化，導致升力降低，阻力增加，燃料效率降低。據該機構稱，與其他可能的解決方案相比，涂層提供了幾個好處，包括使用方便、潛在的可忽略重量懲罰、減少了對環境的擔憂、更好的經濟性以及在整個飛行剖面中的持續功能。美國宇航局的蘭利研究中心（LRC）開發了一種含氟烷基醚環氧體系，作為一種堅固的防蟲涂層，以提高飛機效率。該公司認為，這種涂層在其他需要減少昆蟲殘留粘附性的應用中也很有用，例如在汽車和風能行業。當氟化脂肪族組分濃度低至1wt%時，由于官能團優先遷移到聚合物表面，以及納米到微尺度顆粒填料的加入，環氧涂料的疏水性有所提高。這一涂層技術的幾種配方于2015年4月和5月在波音公司進行了飛行測試。

6）耐沾污聚氨酯涂料

美國宇航局還開發了含有氟基團的耐沾污聚氨酯涂料，用于極端環境中。據該機構介紹，這些系統不僅可以用于防止昆蟲殘留在飛機、汽車和風力渦輪機系統上的附著，還可以作為一般的防污涂料和涂層，提供更好的防污、耐腐蝕和更好的耐候性。它們已在一處受控制的昆蟲撞擊設施和生態惡魔層波音757飛機上測試以減輕昆蟲殘留物的粘著性。昆蟲居住比觀察到的非涂層表面的低，涂層被證明是疏水性的，耐久性可與目前最先進的聚氨酯配方相媲美。該涂層還符合當前飛機制造的要求。

7）防結冰涂料

防止飛機結冰是NASA發現新的涂層技術可以幫助克服真正挑戰的另一個領域。美國宇航局的蘭利研究中心（LRC）的科學家已經開發出新的單體和聚合物，用于形成用于除冰商用飛機和風力渦輪機的涂層。這種涂層可以防止結冰，而不是除去冰，從而減少了使用除冰劑的需要。它的工作原理是模仿在某些魚類和兩棲類中發現的抗凍蛋白（AFPs）的行為，賦予其特性，包括降低冰點、抑制冰層再結晶和冰層重構（改變冰晶形態）。其結果是通過吸附機制抑制了冰的生長，防止了冰的形成。

美國宇航局開發的其他有趣的涂層技術包括：在粘合劑中以赤鐵礦（氧化鐵）為基礎的低成本溫度敏感涂層（高達600°C），可作為光致發光技術的替代物；含有碳納米管和用于噴墨打印的金屬顆粒的導電油墨，電阻在千歐姆范圍內；耐用但柔軟的聚酰胺/聚酰亞胺氣凝膠，比傳統的二氧化硅氣凝膠強500倍，可用于隔熱和輕質結構；薄膜具有綜合的結構和功能元素，對使用商用添加劑印刷設備生產的撕裂和碾壓具有更大的損傷能力。

以上各種新涂層技術確實顯示了NASA強大的科研實力，不得不說，國內的科研水平還差的很遠。但不可忽略的一個事實是，美國NASA的KSC腐蝕實驗室的科研人員由不少華人組成，也充分證明了華人確實不比其他人種差，但目前我們急需的是，政府以及企事業科研機構需要為科研人員創造條件來促進科技成果的轉化。可喜的是，目前國內已經出臺了各種政策來促進科技成果轉化以及為科研人員松綁，希望通過廣大科研人員的努力，早日從技術上迎頭趕上。

本文來源于：Coachem