航空航天特种绝缘制品

在我国新一代“人造太阳”可控核聚变实验装置中，超导磁体系统使用的特种耐辐照绝缘制品，是保障装置长期稳定运行的核心关键材料之一。这款绝缘材料需要在-269℃的液氦极低温环境下，同时面对强中子辐照、强电场、强机械振动的多重极端工况，连续工作超过20年，绝缘性能不能出现任何明显的衰减，否则超导磁体就会出现绝缘击穿短路，直接导致核聚变实验装置的故障停机。过去这类极端工况的特种绝缘材料全球只有极少数国外研究机构可以小批量制备，根本无法满足我国核聚变装置的工程化建设需求。国内特种绝缘制品研发团队经过多年技术攻关，完全自主开发出了拥有自主知识产权的聚变级特种耐辐照绝缘材料，性能指标达到了国际领先水平，为我国核聚变实验装置的成功建成和稳定运行奠定了核心材料基础。

研发团队没有沿用传统的环氧树脂绝缘体系，而是创新性地选用了拥有极高耐辐照性能的氰酸酯树脂作为基体材料，同时选用经过表面改性的S-2高强电子玻璃纤维作为增强骨架，通过在树脂体系中添加特殊的自由基捕获型抗辐照助剂，高效捕获中子辐照过程中在树脂内部产生的活性自由基，阻止辐照化学反应的链式扩展，从根本上提升材料的耐辐照老化性能。这款国产特种绝缘制品的玻璃化转变温度超过280℃，在-269℃的液氦极低温环境下，依然可以保持良好的韧性，不会出现传统绝缘材料的低温脆化开裂问题，击穿电压强度达到了35kV/mm，绝缘性能远超国际同类产品水平。更关键的是，这款材料的抗中子辐照性能极其优异，在总中子注量达到1×10²²n/cm²的超强辐照环境下，材料的绝缘性能保持率超过90%，力学强度的保持率超过85%，性能表现远超国外同类进口产品。

在实际工程应用中，这款特种绝缘制品被加工成超导磁体的绝缘浸渍带、绝缘隔板、绝缘衬垫等数十种不同规格的构件，应用于整个核聚变装置的所有超导磁体的绝缘系统中。在装置的降温通电全工况试验中，整个磁体系统的绝缘电阻稳定保持在10¹²Ω以上，没有出现任何局部绝缘击穿的隐患，完全满足装置的设计要求。目前这款国产聚变级特种绝缘制品不仅全面应用于我国新一代人造太阳实验装置，还成功出口到了国际热核聚变实验堆（ITER）项目，成为国际核聚变领域认可的核心绝缘材料，实现了我国高端特种绝缘材料从技术引进到对外输出的历史性突破。在此基础上研发团队还衍生开发出了系列化的航空航天特种绝缘制品，广泛应用于新一代战机的机载高压系统、卫星的空间供电系统等场景，大幅提升了我国航空航天电气系统的极端环境适应能力。