今日一答：新型高性能缓冲材料在航天航空领域的有哪些新型应用

当火箭以每秒 7.9 公里的第一宇宙速度冲破大气层时，箭体内部的精密仪器正经历着堪比地震的剧烈振动；当探测器在火星表面 “弹跳着陆” 时，要扛住相当于自身重量 50 倍的冲击 —— 这些极端场景下，保护设备和人员安全的，不是坚硬的钢铁外壳，而是那些看似柔软的高性能缓冲材料。它们像航天航空领域的 “隐形铠甲”，用智慧化解暴力冲击，让人类的飞天梦有了更可靠的保障。

在航天航空这一探索星辰、逐梦蓝天的前沿高科技领域，新型高性能缓冲材料宛如幕后英雄，默默守护着每一次飞行与探测任务的安全与成功。与传统材料相比，它们以卓越性能，在极端复杂环境中发挥着无可替代的作用。

“嫦娥钢” 助力月球、火星软着陆

探月、探火工程中，航天器着陆环节风险极高，对缓冲材料要求近乎苛刻。以往，常规超塑性合金需苛刻约束条件，可靠性欠佳；单晶材料塑性虽好但强度不足；复合材料强度可控，塑性却难达工程标准；泡沫金属吸能效率高，却难以契合结构设计。在研发 “嫦娥钢” 前，几乎找不到符合要求的材料。

得益于中科院固体物理研究所的长期钻研，韩福生团队历经 3 年，从基础科学与关键工艺入手，成功研制出 “高效吸能合金” 材料，后被命名为 “嫦娥钢”。这种材料最大拉伸长度可达自身的 80% - 110%，集高强度与高塑性于一身。2013 年 12 月 14 日，嫦娥三号探测器在月球虹湾区依靠 “嫦娥钢” 制成的缓冲拉杆，顺利实现软着陆，中国航天器首次踏足地外天体；2019 年 1 月 3 日，嫦娥四号探测器自主着陆月球背面，“嫦娥钢” 再次立功。2021 年，新一代 “嫦娥钢” 性能显著提升，助力天问一号成功在火星软着陆，实现我国深空探测器着陆缓冲系统的完全自主化，让航天器在月面、火星表面着陆时，能有效吸收冲击能量，稳稳站立，避免设备因冲击受损 。

高性能硅橡胶泡沫保障装备精密部件稳定

在航空航天设备里，诸多精密部件对缓冲、防护要求极高。传统物理或化学发泡制备的硅橡胶泡沫，泡孔结构尺寸分布宽、均匀性差，力学性能可控性不佳，难以满足高端需求。新型高性能硅橡胶缓冲材料应运而生，通过自主研制的橡胶增材制造装备及打印墨水，可数字化定制加工结构均匀、力学性能可调的泡沫垫层。

其相比传统泡沫，拥有更宽的压缩平台（平台宽度 > 40%），回弹迅速，永久变形低（<3%，110℃×30 天），服役寿命长达 10 年以上。无论是卫星内部的精密电子元件，还是航空发动机中的关键零部件，都能借助这种高性能硅橡胶泡沫，在剧烈振动、冲击环境下，保持稳定运行，避免因部件位移、碰撞而出现故障，已向航空、航天等用户提供定制泡沫 500 多件，为提升高端装备可靠性贡献巨大 。

智能材料赋能航天特殊场景

在航天飞行里，一些特殊场景对缓冲材料提出特殊要求。例如航天员的赋形坐垫，作为飞船隔振缓冲系统一部分，要衰减飞船上升振动与着陆冲击，保护航天员安全。以往由硬塑料外壳和软层泡沫材料组成的坐垫，特性固定，无法依据激励变化主动响应，难以兼顾低频振动抑制与高频冲击防护。

如今，磁流变弹性体复合结构研究取得进展，利用磁流变弹性体（MRE）作为替代性材料，构建由 MRE、网状励磁线圈及气体胞体组成的复合结构。该结构能降低基体平台应力，减小质量和体积，提升磁场利用率与刚度阻尼动态范围，增强能量耗散能力。通过智能控制系统，可依据不同飞行阶段的振动、冲击情况，实时调整材料刚度、阻尼特性，实现最优减振缓冲效果，为航天员在复杂飞行环境中提供更可靠的保护 。

在航天器着陆缓冲器方面，传统多级蜂窝材料或泡沫材料制成的吸能结构，存在可调节性差、使用寿命短、异形结构加工难等问题。而将人工软骨仿生设计的ACF人工软骨仿生吸能材料与碳纤维、复合金属制造结合，得到的新型吸能结构，孔隙率高、能量吸收高效、机械性能可调节。其相对密度相比传统材料大幅下降，仅为 0.13（传统多孔材料为 0.3 - 0.4），能承受轴向压缩载荷，通过多层微纳米毛刷结构耗散冲击能量。而且可通过改变温度调节力学性能，升温到 90℃时，调节硬刚度比，压缩形变小于 10%，耐疲劳耐压缩、耐高温,性能稳定持久；能极大提升了着陆缓冲器在复杂环境下的适应性与可靠性 。

从航天器着陆到设备内部精密部件防护，高性能缓冲材料凭借独特性能，突破传统材料局限，为航天航空事业发展筑牢安全基石，助力人类在探索宇宙、翱翔蓝天的征程中稳步迈进。