我國(guó)是一個(gè)海洋大國(guó)，隨著建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)國(guó)家戰(zhàn)略的提出，航空航天活動(dòng)日趨集中在海洋大氣領(lǐng)域。新型艦載機(jī)、海基導(dǎo)彈等航空航天裝備將長(zhǎng)期處于高溫、高濕、高鹽霧、高紫外輻照和強(qiáng)降雨海洋大氣環(huán)境中，海南文昌發(fā)射場(chǎng)地面設(shè)備設(shè)施、運(yùn)載火箭、航天器將受到更為嚴(yán)酷的熱帶海洋環(huán)境考驗(yàn)，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(wèn)題。

    在航空航天裝備表面防護(hù)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(diǎn)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(jī)漆膜等表面防護(hù)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(hù)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(hù)涂層的失效，成為整個(gè)防護(hù)體系的薄弱環(huán)節(jié)。美空軍總部對(duì)沿海基地使用的產(chǎn)品故障調(diào)查結(jié)果表明引起機(jī)體故障的原因中氣候環(huán)境占 73％，國(guó)內(nèi)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示長(zhǎng)期在海洋環(huán)境執(zhí)行巡邏、作戰(zhàn)任務(wù)的飛機(jī)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(rùn)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(jì)，在高濕、高溫、高鹽霧和高太陽(yáng)輻照作用下面臨嚴(yán)重的功能退化問(wèn)題。研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)典型的二硫化鉬空間固體潤(rùn)滑涂層在航天裝備海運(yùn)、發(fā)射場(chǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中因潮解、腐蝕導(dǎo)致其摩擦學(xué)性能?chē)?yán)重惡化。海洋環(huán)境對(duì)航天航空先進(jìn)材料的發(fā)展提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，常規(guī)表面防護(hù)涂層和功能涂層材料均不能滿(mǎn)足航天航空裝備在海洋大氣環(huán)境中的可靠性和長(zhǎng)壽命運(yùn)行要求，需開(kāi)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室海洋功能材料團(tuán)隊(duì)針對(duì)海洋環(huán)境材料損傷機(jī)制及性能提升開(kāi)展了大量的應(yīng)用基礎(chǔ)研究工作。通過(guò)石墨烯、BN 二維納米片在耐候樹(shù)脂中的均勻分散和形成的有機(jī) - 無(wú)機(jī)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(guò)非晶 - 納米晶、納米多層界面的多尺度耦合設(shè)計(jì)，以及組元特性協(xié)同和摩擦界面自補(bǔ)償環(huán)境適應(yīng)性技術(shù)實(shí)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(duì)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(wèn)題，未來(lái)將開(kāi)展三類(lèi)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(dòng)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(zhǎng)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(kāi)發(fā)將為我國(guó)海洋環(huán)境裝備的防護(hù)與延壽提供理論指導(dǎo)和技術(shù)支撐，從而為加快我國(guó)海洋強(qiáng)國(guó)的建設(shè)提供有力保障。

    作者簡(jiǎn)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(zhǎng)期從事新型碳基固體潤(rùn)滑薄膜和納米尺度潤(rùn)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(gè)重點(diǎn)型號(hào)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(zhuān)利10余件。參與編著《類(lèi)金剛石碳基薄膜材料》和《Multifunctional surfaces fortribological applications》專(zhuān)著兩部。2011年獲中科院“西部之光”人才計(jì)劃，2015年獲甘肅省技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)一項(xiàng)。