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复旦大学研制的火星车除尘涂层在火星车上得到成功应用

近日,从我国火星探测研制团队传来消息,由复旦大学教育部先进涂料工程研究中心科研团队研制的火星车除尘涂层在天问一号探测器祝融号火星车上得到成功应用。

2020年7月23日,我国研制的“天问一号”火星探测器在文昌发射中心由长征五号遥四运载火箭发射顺利升空,成功进入预定轨道。历时半年飞行,行程超4.5亿千米,天问一号于2021年2月到达火星轨道,5月15日登陆火星表面,22日,祝融号火星车安全驶离着陆平台,开始巡视探测。截止8月底,在火星表面正常运行100天,累计行驶超1000米,圆满完成了预定的火星表面探测任务。

实验室中涂覆除尘涂层的玻璃盖片的重力除尘效果(左图-除尘前,右图-除尘后)

此次火星探测任务中,火星车供配电分系统由航天五院总体部抓总研制,上海空间电源研究所具体实施。复旦大学科研团队接受电源所委托,成功研制玻璃盖片除尘涂层,用于“祝融号”火星车太阳能电池表面。该除尘涂层通过微纳结构设计和构筑,表面具有良好的疏水特性和耐火星环境能力,可显著降低火星尘埃与涂层表面的作用力。本次我国火星探测中采用的火星车除尘涂层方案为国际首次使用,经实际监测显示,尘埃导致的火星车太阳能电池衰减功率由9%/月(NASA机遇号)下降至约2%/月,解决了火星尘埃累积对太阳能电池发电效率的影响问题。

承担本次火星车除尘涂层研发任务的教育部先进涂料工程研究中心成立于2001年,为复旦大学首个教育部工程研究中心,主要依托单位为材料科学系。20年来一直从事高性能、功能性和环保性涂层材料的应用基础研究和应用开发,承担了包括国家重点研发计划、基金委创新研究群体等国家重大、重点研究项目10多项,完成了近200项企事业单位委托课题,攻克了多个“卡脖子”关键技术,在国内外相关领域产生了重要的学术和行业影响。

刚登陆的火星车(上图,源自航天局官网)和巡视50个火星日后的火星车(下图,源自航天局官网)太阳能电池表面外观

近年来,除上述火星车除尘涂层外,涂料中心团队研发的先进功能涂层还在其他国家重大工程应用方面取得了明显进展。如开发的漏油预警监测用显色涂层,已在C919飞机成功验证应用,成为C919的飞机漏油预警监测涂层供货单位;与航空航天系科研团队合作,完成了“航空器表面微纳米功能涂层的应用技术研究”工作,为本中心先进涂层材料在航空领域应用打下了基础;与航天八院合作研发的超黑涂层正在某航天器型号上进行应用。除航空航天领域外,该中心研制的先进涂层材料在海洋工程、跨海跨江大桥、工程机械等场合也得到了推广应用,很好地支持了国家重大工程的建设和发展。