航空航天特种纸张及制品

在我国深空探测领域，特种纸张及制品中的纳米气凝胶复合隔热纸，是支撑探测器在月球、火星等极端温度环境下长期生存的核心热控材料之一。这款特种纸张以高性能硅酸铝超细纤维为骨架，内部均匀填充纳米气凝胶颗粒，拥有极低的导热系数和超高的柔性，是目前国际上性能最先进的柔性超级隔热材料，过去这类材料的制备技术长期被国外封锁，国内研发团队通过完全自主的技术创新，成功开发出了拥有自主知识产权的深空级特种隔热纸，性能指标全面超越国际同类进口产品，为我国嫦娥探月、天问探火等深空探测任务的圆满成功提供了关键的热防护保障。

传统的深空探测器多层隔热系统，过去使用的是多层铝箔叠加的隔热结构，这种结构在真空环境下拥有不错的隔热效果，但是在火星表面的低压二氧化碳大气环境下，气体的对流传热会大幅降低传统多层隔热结构的隔热性能，无法满足火星车在-130℃的极寒环境下的生存温度控制要求。国内特种纸张研发团队创新性地将纳米二氧化硅气凝胶颗粒，通过原位复合工艺均匀填充在超细硅酸铝纤维抄造形成的纸张三维孔隙网络中，气凝胶的纳米级孔隙结构完全阻断了内部气体的对流传热路径，让这款特种隔热纸在常压下的导热系数低至0.012W/(m·K)，在火星表面600Pa的低压环境下，导热系数依然可以保持在0.008W/(m·K)，隔热性能是传统多层隔热结构的3倍以上。同时这款特种隔热纸的整体厚度仅为0.2毫米，质地柔软，可以随意裁剪弯曲，完全可以贴合探测器任意复杂的异形表面，不会出现传统刚性隔热材料无法适配复杂曲面的问题。更关键的是，这款特种隔热纸的整体面密度仅为80g/m²，重量极其轻盈，不会给深空探测器带来额外的过重负担。

在地面环境模拟验证阶段，这款国产特种隔热纸先后完成了从-200℃到300℃的超宽温度循环试验、相当于15年空间环境的紫外和原子氧辐照试验、火星低压大气环境下的长期热控性能考核，所有性能表现完全满足深空探测的严苛要求。应用这款特种隔热纸制备的火星车热控组件，在天问一号火星车的实际火星表面运行过程中，成功帮助火星车安全度过了多个火星的极寒夜晚，火星车内部的仪器温度始终稳定控制在-10℃到+40℃的正常工作区间，热控系统的能耗比传统方案降低了50%，大幅延长了火星车的在轨使用寿命。目前这款纳米气凝胶复合特种隔热纸已经全面应用于我国嫦娥六号、嫦娥七号、天问二号等所有新一代深空探测任务的探测器热控系统，同时衍生出的民用版本已经在工业管道高效隔热、新能源汽车动力电池隔热防火、建筑超低能耗保温等领域实现了大规模推广应用，在双碳目标的推进过程中发挥出了巨大的节能降碳作用。