嫦娥四号上的材料都有哪些黑科技？

中科院上海硅酸盐研究所
中科院上海硅酸盐研究所承担了热控涂层、难熔合金高温抗氧化涂层、高摩擦抗冷焊涂层、高温隔热屏、柔性薄膜热控涂层及低温多层隔热组件等关键材料的研制。 

1 热控涂层
中科院上海硅酸盐研究所研制了巡视器移动机构、电机机构、机械臂机构、全景相机机构钛合金、镁合金微弧氧化热控涂层，着陆器发动机隔热屏、防护筒用不锈钢灰色化学转换热控涂层、不锈钢高吸收化学转换热控涂层，着陆器月夜温度采集器低辐射金热控涂层、着陆器坡道及护栏机构铝合金光亮阳极氧化热控涂层，激光点阵器、锂离子电池等有效载荷黑色阳极氧化热控涂层，巡视器表面柔性薄膜热控涂层，涂料型低比值热控涂层等十余种无机热控涂层。

其中一些涂层是为嫦娥特制的、而且首次在航天器上采用，具备了温控性能好、耐空间环境辐照性强、涂层均匀性优等特点，保证了这些机构中的部件、电机正常的工作温度水平，为着陆器的安全着陆、巡视器在月面巡视勘察、机械臂的正常运转发挥了重要的作用。 

2 难熔合金高温抗氧化涂层
由于月球距离地球38万公里，嫦娥卫星飞行距离较一般卫星飞行距离大大增加，并且需要经过多次变轨才能实现“落月”，姿控发动机寿命要求大大延长，对其难熔合金高温抗氧化涂层提出了更加苛刻的要求，必须承受更高的温度，更大的冲刷速度和更苛刻的富氧环境，研制难度理想。

上海硅酸盐所研制的难熔合金高温抗氧化涂层顺利通过了长寿命地面台架试验的考核后，成功应用于嫦娥一号至嫦娥四号，并将继续为后续的任务型号提供技术保障。 

3 高摩擦抗冷焊涂层
高摩擦抗冷焊涂层应用于太阳电池阵接触支点上，不仅是确保巡视器太阳电池阵在经历发射、奔月、着陆、两器分离等加速和减速环节能实现太阳电池阵可靠、有效闭合，避免意外的散逸和碰撞，确保了太阳电池阵的完整性；其抗冷焊功能更是确保消除太阳电池阵经历长时间压紧收拢状态可能引发真空冷焊等状况，保证了太阳帆板的顺利展开。同时，高摩擦抗冷焊涂层支点也为太阳电池阵的频繁启闭和可靠接触发挥了重要作用。 

4 高温隔热屏
变推力发动机为实现着陆器月球表面软着陆所必须的关键部件。由于发动机工作期间燃烧室和喷管的温度很高，上海硅酸盐所研制的高温隔热屏像“裙子”一样将高温环境包围了起来，在发动机与周围的电子元器件之间形成了一道屏障，有效地减小了发动机工作对探测器本体温度的影响。

嫦娥四号着落器7500N发动机高温多层隔热材料

5 柔性薄膜热控涂层及低温多层隔热组件
嫦娥四号受月球表面的昼夜温度变化影响，温度最低时可达零下200℃，最高可超过100℃。而探头等单机运行温度一般为-40~+50℃左右，一旦超出正常的温度范围可能会造成单机的功能失效，甚至造成单机的损坏。上海硅酸盐所研制的低吸辐比柔性薄膜二次表面镜为巡视器的正常工作提供温控保障，低温多层隔热组件能够保证单机的温度保持在正常运行温度范围内，可以双向隔热，外部高温时阻止外部热量向内部传递，外部寒冷时阻止内部热量向外部泄露。

中科院合肥物质科学研究院固体物理研究所
高效吸能合金
由于“嫦娥四号”探测器着陆时，面临着四条主着陆腿着陆时间不一、冲击力分布不均带来的巨大风险，在极端条件下部分拉杆将承受更为强烈的冲击拉伸作用。因此，拉杆必须高效、可靠、稳定地发挥吸能作用。同时，由于着陆机构的整体重量受到严格约束，拉杆须在有限的体积、尺寸、重量和塑性变形条件下吸收尽可能高的能量。所以，拉杆材料必须具备极高的拉伸塑性、适中的抗拉强度和稳定的力学响应行为。

该特殊金属材料叫高效吸能合金，在力学实验机上，普通金属杆一拉就会折断，而该缓冲拉杆可以像橡皮泥一样被均匀拉长，最大拉伸长度可达自身长度的80%到110%。

缓冲拉杆的复制品

高效吸能合金（Fe-Mn-Al-Si系）具有极高的塑性和适中的强度,因而具有很高的吸能本领，室温下单位体积吸能可达0.5 J/mm3。其优异的力学性能归因于孪生诱发的塑性效应(Twinninginduced plasticity，TWIP)。该效应与层错能(stacking fault energy，SFE)密切相关。当SFE在18-45 mJ/m2范围内时,孪生成为材料变形的主要机制。

中科院上海有机化学研究所
有机热控涂层
航天器进入轨道后，处于地球大气层以外的超高真空空间环境，朝向太阳的表面温度非常热，而背向太阳的表面则非常冷。这就需要在航天器表面使用不同的太阳吸收率和热辐射率的涂层来调节其热平衡温度，这就是卫星的热控制。

由于有机热控涂层施工工艺简单，可用于金属或非金属底材，具有良好的附着性能，有的品种可室温固化，因此在航天器热控制领域得到了广泛的应用。在嫦娥四号上，“黑白套装”当仁不让地占据一席之地。“白色外衣”穿在嫦娥四号外表，其热吸收率低，而反射率高，减少太阳光照射的影响；“黑色内衣”穿在嫦娥四号内壁，其热吸收率高、反射率也高，确保内部维持在一个合适的温度。

兰州空间技术物理研究所
有机高分子薄膜材料

 

常见的国旗材料一般有以下几种：化学纤维织物、丝绸、棉布等纺织品。当然也有以纸张、塑料等材料制作国旗的情况。然而探测器国旗则是由一种叫聚酰亚胺的有机高分子薄膜材料制作而成的。这种材料在-200℃到+200℃的温度环境下都可应用。所以说探测器国旗与地面上常见的国旗是完全不同的。探测器国旗能够抵御恶劣的月表环境，不褪色，不变形。

中科院金属研究所
镁合金锻件
金属研究所研制的100余件镁合金锻件应用于“嫦娥四号”着陆器、测月雷达、巡视器等有效载荷器件，保障了“嫦娥四号”月球探测器发射任务的顺利完成。

航天六院
着陆器发动机材料与涂层材料
航天六院为嫦娥四号着陆器推进分系统配置了全部动力，包括1台7500N变推力发动机和28台小推力的姿控发动机。7500N变推力发动机作为探测器的心脏，此次将担负近月制动、动力下降、减速调姿、悬停避障、缓慢下降等软着陆任务，是嫦娥四号能否成功落月的关键。与嫦娥三号相比，嫦娥四号7500N变推力发动机此次在高性能和长寿命上实现了多项突破。

7500N变推力发动机从外观上来看，涂层更美观，且通过提高涂层材料质量，细化涂层工艺技术，使得发动机上的涂层性能指标较之前提高3倍以上，性能与可靠性得到大幅提升。此外，7500N变推力发动机的性能指标也较以往有所提高，单位质量内推进剂的量所产生的冲量，由原来的308秒提高到了310秒。

上海交通大学
高性能SiC增强铝基复合材料
上海交通大学材料科学与工程学院复合材料研究所、金属基复合材料国家重点实验室张荻教授、欧阳求保教授团队研制的高性能SiC增强铝基复合材料为“嫦娥四号”探测器在月球背面软着陆、“玉兔二号”月球车在月球背面巡视探测等提供材料和部件支撑。

该团队研制的高性能SiC增强铝基复合材料应用于“嫦娥四号”探测器中四个关键载荷，包括激光测距仪、三维成像仪、红外光谱仪等星载光学仪器中的镜筒、光学底板、框架等12种关键构件。星载光学仪器的任务要求其必须具有很高的分辨率和稳定的光学性能，这就要求对结构与器件进行优化设计时，所用材料必须具有足够的尺寸稳定性和良好的刚性等优异的综合性能。均要求具有很高的分辨率和稳定的光学性能，传统材料难以满足它们的性能要求。

 

团队研制的SiC颗粒增强铝基复合材料具备轻质、高刚性、高尺寸稳定的特点，可满足载荷结构轻量化、不变形、尺寸稳定的需求，解决了星载仪器高分辨率和高稳定性的难题，为“嫦娥四号”的运行和完成各项科学探测任务提供重要支撑。

重庆大学
铝合金材料
由教育部深空探测联合研究中心组织，重庆大学牵头的科普载荷“月面微型生态圈”将作为嫦娥四号的“乘客”之一，于2018年登陆月球表面，进行人类首次月面生物实验。

 

“月面微型生态圈”是一个由特殊铝合金材料制成的圆柱形“罐子”，高18厘米，直径16厘米，净容积约0.8升，总重量3公斤。小“罐子”里乾坤大，里面将放置马铃薯种子、拟南芥种子、蚕卵、土壤、水、空气以及照相机和信息传输系统等科研设备。

科学家将在这个小空间里创造动植物生长环境，实现生态循环。在真空、微重力、极端温差的外界条件下，“月面微型生态圈”内将保持1到30摄氏度，以及适当的湿度，并通过光导管引进月球表面自然光线，创造植物生长环境。

南昌凯迅光电有限公司
高效砷化镓太阳电池外延片

 

由南昌凯迅光电有限公司生产的高效砷化镓太阳电池外延片，经上海空间电源研究所鉴定并制作成太阳电池芯片，性能优异，装备于 “嫦娥四号”登月着落器。

太阳电池的面积通常不足30平方厘米，厚度仅为0.1毫米到0.2毫米，太阳电池上最细的金属线只有十几个微米，薄片虽小，制成却需10道工序、70道工步。

欢迎大家补充~

资料来源：http://www.shjcw.gov.cn/shjs/node9/u1ai119442.html

https://mp.weixin.qq.com/s/GZ-5OYT2K3Z3nj01O2eAZA

http://mini.eastday.com/mobile/181209105109626.html#

https://mp.weixin.qq.com/s/GKEkTDtXWT20xdTmDlPDEw

http://www.ufotmw.com/article/201706/2828.html

来源：材易通