神奇超材料:微米级结构改变获得超常物理特性
2018-10-09 浏览:396

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光启近日开放了坂田超材料基地和葵涌空间材料中试基地,期望让更多人了解超材料技术等材料基础研究的最新进展和生产状态。超材料是一种特种复合材料或结构,通过对材料关键物理尺寸上进行有序结构设计,使其获得常规材料所不具备的超常物理性质。
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坂田基地的超材料微结构加工现场,一片具备上万个不同形状的微结构超材料板从加工开始到结束,只需要短短10分钟。坂田超材料基地位于深圳市龙岗区坂田,占地5000余平方米,是全球首条超材料中试生产线所在地,也是光启相关业务部门的研发实验基地。
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超材料生产的难点在于大规模微结构的制造和精度控制,以及超材料微结构对于产品设计和生产工艺的特殊要求。这一整套生产线包括了高精度激光加工设备、超精密微结构加工设备、高精准外型加工设备、高精度数控铣CNC、钻铣一体成型机等等,高科技都藏在里面。
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超材料板看着就像印上了花纹的纸,然而这看似简单的“印花”藏着大机密,材质粗略分有金属和非金属两种,实际上每批产品的配方都不相同。乍一看,金属“印花”整齐排列,“花纹”差不多,而一张非金属“纸”上印了5种“花纹”。
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到了显微镜下,超材料“印花”就没那么简单了,一片上面就有上万个不同形状的微结构。超材料微结构加工精度已达到微米级,超材料在研发和产业化阶段,需要快速的产品迭代,产业化的中试线极大支持了产品研发和转批产的速度,也显著降低了成本。
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超材料制造完成后,可以任意裁剪、拼接,应用到最终产品上,光启研发了一系列新型卫星通讯产品,包括超材料平板便携天线等,可以方便地操作、精准指向卫星,为用户提供实时的语音、视频及数据的传输服务,在应急通信、抢险救灾、科考探险及媒体直播等领域有广阔应用前景。
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葵涌空间材料中试基地位于深圳市大鹏新区葵涌,主要从事纤维复合材料、浮空器囊体产品的研发、设计和生产工作。即将放飞的“旅行者”2号验证版的囊体和已经在服役的“云端”号囊体均在此加工生产完成。
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囊皮材料技术广泛应用在光启旗下的多款明星产品中, “云端”号、“旅行者”2号等产品的囊皮材料均在葵涌基地进行生产。在2万米-10万米的临近空间,这片区域高于民航飞机低于卫星的飞行领域,是人类尚未开发的区域。“旅行者”号氦气球来开发这一领域。
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即将放飞的“旅行者”2号验证版的囊皮材料虽然厚度仅为0.18毫米,但因其寿命长、质量轻、强度高和耐候性好等特点,可保证“旅行者”2号验证版上升至离地20公里以上的临近空间时,经受住气压、紫外线及环境的变化,是“旅行者”2号探索临近空间项目的重要组成部分。
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临近太空的飞艇材料,需要具备轻质、抗老化、抗紫外线、对氦气密封性好等特点,还需要新的能源技术在飞行器上成熟应用。葵涌基地的材料生产车间的生产能力可达每天1.1万米,囊体生产车间加工能力可达每天100米。
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光启也在相关材料技术的科研成果转化、实际应用方面作出了多种试探和尝试,光启凭借在超材料领域的优势,参与了多个重点项目。目前,光启的专利申请总量超过3600件,其中,在全球超材料领域的专利代表中国具有绝对优势,申请量占该领域专利总量的86%。
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光启近日开放了坂田超材料基地和葵涌空间材料中试基地,期望让更多人了解超材料技术等材料基础研究的最新进展和生产状态。超材料是一种特种复合材料或结构,通过对材料关键物理尺寸上进行有序结构设计,使其获得常规材料所不具备的超常物理性质。