为火箭披上“一体化护甲”——记上海市科技进步奖特等奖新一代运载火箭表面特种防护涂层技术与应用

　　近日，由上海交通大学朱新远教授团队完成的“新一代运载火箭表面特种防护涂层技术与应用”项目荣获上海市科技进步奖特等奖。该成果在航天热防护材料领域实现重大突破，在国际上首次提出并实践了“超支化聚合物涂层一体化防护”全新路线，替代了传统隔热片拼接工艺。这种新型“护甲”避免了大量拼接界面，解决了以往防护技术可靠性低、制造周期长的问题。

　　应对“冰火两重天”　破解航天发射难题

　　与传统火箭发射时箭体隔热结构常有碎片脱落不同，包括长征六号甲在内的新型火箭，在我国近期的20多次发射任务中，未出现此类现象。这得益于我国独有的高可靠、高效率表面防护材料技术，有力支撑了火箭高频次发射的国家战略需求。

　　朱新远介绍说，火箭发射时，其头部的卫星整流罩在穿越稠密大气层时需承受超过500℃的高温气流冲击。高温会导致火箭主体铝合金和复合材料强度急剧下降，舱内仪器设备也可能因高温“罢工”。同时，新一代火箭使用液氧等超低温燃料，加注后贮箱壁温会降至-183℃。因此，火箭表面防护面临着“冰火两重天”的极端考验。

　　以往普遍采用手工粘贴防热软木片的整流罩隔热方案，但该工艺繁琐、效率低、质量难以精确控制，且软木片易吸湿“鼓包”或“脱黏”，返修率高。

　　产学研深度融合　勇闯技术“无人区”

　　为解决这一难题，朱新远团队将其在聚合物合成领域的前沿基础研究与工程需求相结合，探索用超支化聚合物技术解决火箭安全防护难题的方法。

　　他们与上海宇航系统工程研究所等航天核心单位强强联合，组建了一支产学研用深度融合的攻关团队，建立了上海航天特种环境高分子功能材料工程技术研究中心，形成了“基础研究源头创新—核心技术攻关—工程化应用”的完整闭环创新链条，一同勇闯航天材料“无人区”。

　　攻关团队提出极具颠覆性的构想，即抛弃传统的“拼拼补补”，采用一体成型的防护涂层。这种方案只需一次喷涂即可成型，彻底消除拼缝隐患，理论上能大幅提升可靠性，显著缩短生产周期。

　　攻克四大核心技术　实现规模化生产

　　实践发现，这种涂层必须拥有三大“技能”：“粘得牢”“耐极温”“喷得好”。其核心在于将超支化聚合物与无机功能填料的优势相结合。团队另辟蹊径，创造性提出两种或多种聚合反应协同进行的杂化聚合新思想，实现了超支化聚合物的可控制备与规模化生产。

　　这种超支化聚合物就像“柔顺剂”和“万能胶”。它既能高效包裹、分散大量填料，保证“喷涂流畅”；又能通过丰富的末端官能团与基体材料强力结合，使涂层“粘得牢固”。

　　在研究过程中，团队还借助人工智能计算模拟并搭建相应的数据模型，快速推算所需的超支化结构，并成功攻克了超支化聚合物可控制备、高掺杂界面调控、极端环境耐受以及机器人精准喷涂四大核心技术。

　　目前，该技术已成功应用于多个型号运载火箭，特别在以长征六号甲为代表的首型固体捆绑火箭发射任务中发挥关键作用。该项高性能聚合物技术也已拓展至民用领域，应用于北京冬奥会场馆、巴黎奥运会设施、上海卢浦大桥重涂等标志性工程，打破了国外企业在高端工业涂料领域的技术垄断。