01 NASA簡(jiǎn)介

NASA為美國(guó)國(guó)家航空航天局的簡(jiǎn)稱（英語(yǔ)：National Aeronautics and Space Administration），又稱美國(guó)宇航局、美國(guó)太空總署，是美國(guó)聯(lián)邦政府的一個(gè)行政性科研機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)制定、實(shí)施美國(guó)的太空計(jì)劃，并開(kāi)展航空科學(xué)暨太空科學(xué)的研究。NASA是目前世界上最權(quán)威的航空航天科研機(jī)構(gòu)，與許多國(guó)內(nèi)及國(guó)際上的科研機(jī)構(gòu)分享其研究數(shù)據(jù)。

02 肯尼迪航天中心腐蝕實(shí)驗(yàn)室

美國(guó)航天局肯尼迪航天中心（KSC）腐蝕工程實(shí)驗(yàn)室是一個(gè)由人員、設(shè)備和設(shè)施組成的網(wǎng)絡(luò)，為NASA和外部客戶提供所有腐蝕領(lǐng)域的工程服務(wù)和技術(shù)創(chuàng)新。美國(guó)宇航局KSC腐蝕工程實(shí)驗(yàn)室由一個(gè)海濱大氣腐蝕試驗(yàn)場(chǎng)、一個(gè)涂層應(yīng)用設(shè)施和一個(gè)室內(nèi)腐蝕實(shí)驗(yàn)室組成。此外，腐蝕工程實(shí)驗(yàn)室在更大的NASA工程局內(nèi)工作，包括對(duì)涂層和材料進(jìn)行化學(xué)和物理分析、無(wú)損評(píng)估（NDE）方法和諸如拉伸、沖擊和振動(dòng)等測(cè)試的其他能力。

防腐實(shí)驗(yàn)室外景

腐蝕工程實(shí)驗(yàn)室是一個(gè)多用戶設(shè)施，服務(wù)于NASA中心、各種國(guó)防部和政府機(jī)構(gòu)、私人公司和教育機(jī)構(gòu)。KSC海濱大氣暴露試驗(yàn)場(chǎng)在政府內(nèi)部是獨(dú)一無(wú)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(yàn)場(chǎng)

肯尼迪航天中心的發(fā)射設(shè)施位于大西洋1000英尺以內(nèi)。海水中的鹽與重型運(yùn)載火箭的酸性火箭排放相結(jié)合，使防腐蝕成為當(dāng)務(wù)之急。由于這些原因，KSC保持最先進(jìn)的腐蝕防護(hù)能力。據(jù)記載，我們的大氣腐蝕試驗(yàn)場(chǎng)比美國(guó)其他已知的試驗(yàn)場(chǎng)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(jì)60年代，當(dāng)時(shí)和現(xiàn)在都是用于美國(guó)宇航局發(fā)射結(jié)構(gòu)和地面支持設(shè)備（Gse）的長(zhǎng)期大氣保護(hù)涂層的評(píng)估。KSC海濱大氣腐蝕試驗(yàn)場(chǎng)成立于當(dāng)時(shí)。該網(wǎng)站提供了超過(guò)50年的信息，長(zhǎng)期性能的許多不同類型的材料。多年來(lái)，KSC的許多材料失效都?xì)w因于各種形式的腐蝕（大氣腐蝕、應(yīng)力腐蝕、點(diǎn)蝕腐蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、氫脆、腐蝕疲勞等）。材料測(cè)試和應(yīng)用研究由腐蝕工程實(shí)驗(yàn)室的工程師和技術(shù)人員進(jìn)行，以找出解決這些材料失效問(wèn)題的方法

03 NASA研發(fā)的高科技涂層技術(shù)

1）抗腐蝕性粉末粒子

本技術(shù)來(lái)自于美國(guó)宇航局肯尼迪航天中心（KSC），該粉末顆粒技術(shù)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(huán)氧粘結(jié)劑同時(shí)噴灑在混凝土結(jié)構(gòu)表面，以實(shí)現(xiàn)金屬顏料的均勻分布，并對(duì)混凝土中的底層鋼提供陰極保護(hù)。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?yàn)橥繉邮峭ㄟ^(guò)刷或噴到混凝土的外部（而不是鋼筋）在施工完成后（并根據(jù)需要再涂）。據(jù)美國(guó)宇航局稱，它適用于停機(jī)坪、坡道和車庫(kù)；公路和橋梁基礎(chǔ)設(shè)施；混凝土墩、海上平臺(tái)和其他海洋結(jié)構(gòu)；冷卻塔；管道；建筑物、地基和其他工程結(jié)構(gòu)。

2）防腐液體涂層

美國(guó)宇航局肯尼迪航天中心還開(kāi)發(fā)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(jià)的、商業(yè)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(wú)機(jī)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(hù)過(guò)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(yàn)表明，該涂層符合NACE國(guó)際RP0290-90 100毫伏（MV）極化發(fā)展/衰減除極化標(biāo)準(zhǔn)，用于完全保護(hù)嵌入在混凝土中的鋼筋。美國(guó)宇航局還證明，鋼筋會(huì)發(fā)生負(fù)極化，這表明存在正電流，電位移動(dòng)超過(guò)400 mV。與粉末顆粒技術(shù)一樣，液體涂層是在施工完成后應(yīng)用的。它通常可持久保護(hù)10年，這種涂料具有類似的潛在應(yīng)用，從混凝土陽(yáng)臺(tái)和天花板，橋梁，碼頭，停車場(chǎng)，冷卻塔和管道。

3）高性能聚酰亞胺粉末涂料

美國(guó)宇航局肯尼迪航天中心將熔點(diǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)絕緣聚酰亞胺的聚酰亞胺配制成具有良好熱穩(wěn)定性、耐化學(xué)性和電學(xué)性能的粉末涂料。這些涂層是以聚酰胺酸樹(shù)脂為基礎(chǔ)的，目前正在進(jìn)行測(cè)試，在耐鹽霧腐蝕方面取得了令人鼓舞的初步成果。NASA認(rèn)為，它們?cè)诠艿篮推渌A(chǔ)設(shè)施、機(jī)械、暴露金屬部件和汽車部件方面有潛在的應(yīng)用。該機(jī)構(gòu)正在尋找合作伙伴，在商業(yè)上開(kāi)發(fā)這種涂層技術(shù)。

4）智能環(huán)保的涂層系統(tǒng)

美國(guó)宇航局肯尼迪航天中心的研究人員還開(kāi)發(fā)了一種智能的、環(huán)保的涂層系統(tǒng)，可以在沒(méi)有外部干預(yù)的情況下早期發(fā)現(xiàn)和抑制機(jī)械損壞的腐蝕和自愈。涂層的設(shè)計(jì)本身就是為了檢測(cè)涂層基體中的腐蝕開(kāi)始，并通過(guò)釋放緩蝕劑和特殊配方的微膠囊和微粒來(lái)自動(dòng)控制腐蝕。腐蝕的開(kāi)始觸發(fā)了指示和抑制腐蝕的化合物的釋放。機(jī)械損壞的涂層觸發(fā)釋放成膜化合物，以修復(fù)損壞。NASA相信，多功能涂層系統(tǒng)將通過(guò)防止災(zāi)難性的腐蝕故障來(lái)降低維護(hù)成本和提高安全性。該技術(shù)有潛力用于橋梁和其他基礎(chǔ)設(shè)施、汽車、船舶、飛機(jī)、管道和機(jī)械的防腐涂層。

5）防蟲(chóng)涂層

美國(guó)宇航局的蘭利研究中心（LRC）

除了防止腐蝕外，防止昆蟲(chóng)粘附也是NASA面臨的另一個(gè)持續(xù)挑戰(zhàn)。昆蟲(chóng)在機(jī)翼前緣的積累是一個(gè)比人們可能意識(shí)到的更嚴(yán)重的問(wèn)題。視大小而定，這種積累改變了機(jī)翼的空氣動(dòng)力特性，導(dǎo)致從層流到紊流的變化，導(dǎo)致升力降低，阻力增加，燃料效率降低。據(jù)該機(jī)構(gòu)稱，與其他可能的解決方案相比，涂層提供了幾個(gè)好處，包括使用方便、潛在的可忽略重量懲罰、減少了對(duì)環(huán)境的擔(dān)憂、更好的經(jīng)濟(jì)性以及在整個(gè)飛行剖面中的持續(xù)功能。美國(guó)宇航局的蘭利研究中心（LRC）開(kāi)發(fā)了一種含氟烷基醚環(huán)氧體系，作為一種堅(jiān)固的防蟲(chóng)涂層，以提高飛機(jī)效率。該公司認(rèn)為，這種涂層在其他需要減少昆蟲(chóng)殘留粘附性的應(yīng)用中也很有用，例如在汽車和風(fēng)能行業(yè)。當(dāng)氟化脂肪族組分濃度低至1wt%時(shí)，由于官能團(tuán)優(yōu)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(huán)氧涂料的疏水性有所提高。這一涂層技術(shù)的幾種配方于2015年4月和5月在波音公司進(jìn)行了飛行測(cè)試。

6）耐沾污聚氨酯涂料

美國(guó)宇航局還開(kāi)發(fā)了含有氟基團(tuán)的耐沾污聚氨酯涂料，用于極端環(huán)境中。據(jù)該機(jī)構(gòu)介紹，這些系統(tǒng)不僅可以用于防止昆蟲(chóng)殘留在飛機(jī)、汽車和風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)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(chóng)撞擊設(shè)施和生態(tài)惡魔層波音757飛機(jī)上測(cè)試以減輕昆蟲(chóng)殘留物的粘著性。昆蟲(chóng)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(jìn)的聚氨酯配方相媲美。該涂層還符合當(dāng)前飛機(jī)制造的要求。

7）防結(jié)冰涂料

防止飛機(jī)結(jié)冰是NASA發(fā)現(xiàn)新的涂層技術(shù)可以幫助克服真正挑戰(zhàn)的另一個(gè)領(lǐng)域。美國(guó)宇航局的蘭利研究中心（LRC）的科學(xué)家已經(jīng)開(kāi)發(fā)出新的單體和聚合物，用于形成用于除冰商用飛機(jī)和風(fēng)力渦輪機(jī)的涂層。這種涂層可以防止結(jié)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(fā)現(xiàn)的抗凍蛋白（AFPs）的行為，賦予其特性，包括降低冰點(diǎn)、抑制冰層再結(jié)晶和冰層重構(gòu)（改變冰晶形態(tài)）。其結(jié)果是通過(guò)吸附機(jī)制抑制了冰的生長(zhǎng)，防止了冰的形成。

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

以上各種新涂層技術(shù)確實(shí)顯示了NASA強(qiáng)大的科研實(shí)力，不得不說(shuō)，國(guó)內(nèi)的科研水平還差的很遠(yuǎn)。但不可忽略的一個(gè)事實(shí)是，美國(guó)NASA的KSC腐蝕實(shí)驗(yàn)室的科研人員由不少華人組成，也充分證明了華人確實(shí)不比其他人種差，但目前我們急需的是，政府以及企事業(yè)科研機(jī)構(gòu)需要為科研人員創(chuàng)造條件來(lái)促進(jìn)科技成果的轉(zhuǎn)化。可喜的是，目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)出臺(tái)了各種政策來(lái)促進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化以及為科研人員松綁，希望通過(guò)廣大科研人員的努力，早日從技術(shù)上迎頭趕上。

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