复合超材料“吹”出来的“气球”长啥样 记者探访各类军工产品的光启超材料生产基地

　　大公网讯（记者毛丽娟）“神十一”飞天了，但你知道无需高昂的造价、一种纤维复合超材料制成的囊皮也能带普通百姓飞到临近空间体验太空瑰丽吗？以这种材料制成的飞行器，可以飞到距离地面20—40公里的临近空间，高空旅行将不再是梦想。近日，本报记者特地探访中国尖端超材料科研机构——深圳光启位于大鹏葵涌的空间材料制造基地和坂田超材料基地，揭秘飞行器超材料从制作、加工到合成的神秘面纱。

　　低成本运输平台太阳方舟、中国首个临近空间商用平台“旅行者”号、智慧城市空间信息平台“云端”号，这些飞行器有的要飞到2万米高空，有的要载重数百公斤飞越2500公里（最小的“太阳方舟”），有的要在空中漂浮好几年，它们都有一个共同点——身体是个巨大的“气球”，而这些“气球”的囊皮，可不是一般的材料，它由超材料制成，能适应极端气温、气压的变化，寿命长、质量轻、强度高、耐候性好。

　　超材料（英文metamaterials）是一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。国际上，超材料技术一直备受重视，被《科学》杂志列入本世纪前十年的10项重要科学进展之一，被美国国防部列为重点关注的六大颠覆性基础研究领域之一。

　　今年10月1日，光启领衔起草的超材料领域国家标准《电磁超材料术语》正式实施，这是全球第一份超材料领域的国家标准，打破了欧美对前沿科技的技术和标准垄断。

　　进入光启位于大鹏葵涌的空间材料制造基地，首先映入眼帘的是一个直径在13米左右的大型银色圆柱体，工作人员紧盯着圆柱体前面的电脑，好似在监测数据。原来，这个圆柱体是光启的临近空间环境模拟舱，内部可模拟低温低压辐射等高空环境，里面最低温度可达零下70摄氏度，以用来对囊皮的各项功能进行测试。

　　每种材料性能不同 可因浮空器的需求“按需定制”

　　旁边的囊皮生产车间，即复合材料生产车间，设备以复合机、分切机为主。复合机分为两个放卷单元和两个收卷单元。放卷单元上，材料经过传送辊，在胶槽涂覆胶黏剂，经热烘道、热压复合形成半成品或成品收卷。

　　光启集团联合创始人、光启高等理工研究院副院长赵治亚透露，该基地生产能力目前是1.1万米/天，生产的材料种类有亮光铝类囊体材料、TPU类囊体材料、轻质耐候织物材料、多功能复合膜等。每种材料都有其独特的性能，可专门针对不同浮空器的需求来定制。比如亮光铝囊体材料针对光启“旅行者”2号、超压球等产品供应； TPU类囊体材料可针对“云端”号、Cloud mini、太阳方舟等产品供应；轻质耐候织物材料、多功能复合膜等对应其他需求。

　　11月初在新疆放飞的光启“旅行者”2号验证版，上升到了离地12公里以上的临近空间，它的囊皮材料厚度虽仅为0.18毫米，但能抵挡多种气温、气压、紫外线等外部环境的变化，寿命长、质量轻、强度高、耐受性好。

　　抵抗极端天气 圆球型囊皮材料每平米成本千元

　　光启副总工王文剑介绍，囊皮拥有不同优点的关键在于它是多层复合的，每一层的功能都不一样，有耐低温层、防紫外线层、耐压层、抗腐蚀层等。经过精密的工艺，把这些材料加工成囊皮材料后，依然材质轻、强度高。

　　在最后参观的囊皮加工车间，材料在这里被加工成浮空器囊体产品。映入眼帘的是立着的两个银色大“气球”，一个是标准圆球，另一个则做成南瓜形。据介绍，材料经过囊体裁剪线、热风焊接线、热压焊接线、高频焊接线、缝纫线等工序，被分切-胶黏剂-焊接-密封，使材料形成一个囊体。南瓜形是根据力学原理设计的，抗压能力远远高于标准圆球形，不过，材料成本也要高得多。囊皮材料的成本约为一平方米1000元，“南瓜”的每一瓣需要独幅裁剪，很费料。工作人员介绍，我们看到的只是缩微测试版，真正的飞起来的浮空器体积要大得多。

　　在最终被用于某个飞行器身体之前，除了前面我们看到的进入模拟舱进行低温低压环境，囊皮还要通过耐压能力测试，葵涌基地会在设备组装前进行爆破测试，测试材料在常温下的耐压能力；透氦测试，监测材料的密封性，防止氦气流失；一些应用到高空的材料，还要进行抗雷击等测试。

　　据悉，囊皮材料制成的飞行器年底将搭载活体乌龟飞向距离地面20公里以外的临近空间，各项测试达到人体进入临近空间无害的安全标准后，未来普通市民就有机会体验高空游了。