“獨(dú)門秘技”造國(guó)產(chǎn)太空反射鏡 “輕量化碳化硅反射鏡材料研制及應(yīng)用”獲市技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)

　　有一張非同尋常的“餅”，目前國(guó)內(nèi)唯有中科院上海硅酸鹽研究所江東亮院士的課題組會(huì)“攤”，而且“攤”得好。這張“餅”用的不是小麥粉，而是碳化硅粉體。同時(shí)，“餅”要攤得大，直徑超過1米；要攤得薄，厚度只有幾毫米；要攤得均勻致密，從里到外不能有超過50微米的缺陷；還要攤得弧度優(yōu)美、長(zhǎng)期保持不變形……

　　江東亮帶領(lǐng)課題組花費(fèi)了十多年，摸索出了從“和面”、壓制、燒結(jié)，到打磨、檢測(cè)的全套技術(shù)訣竅，攤出了這張能用作大型光學(xué)系統(tǒng)反射鏡的“餅”。在昨天的上海市科技獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)上，這項(xiàng)成果獲得市技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

　　

　　“和面攤餅”獨(dú)辟蹊徑

　　碳化硅又稱金剛砂。它是種好材料，化學(xué)性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱快、受熱變形小。但用它燒制的陶瓷，與其他陶瓷有個(gè)相同的毛病：表面略有損壞，就容易斷裂、破碎。從1977年開始，江東亮就致力于這個(gè)領(lǐng)域研究。很多年，他一直在琢磨：怎樣才能讓碳化硅陶瓷任憑加工而不破碎？

　　很多國(guó)家的材料學(xué)家都做過嘗試，但結(jié)果總不夠完美：用常規(guī)技術(shù)調(diào)出的“面”里“疙瘩”太多，結(jié)果燒制出的素坯中有氣孔；美國(guó)、前蘇聯(lián)的反應(yīng)燒結(jié)方法有缺陷，燒出的坯體容易出現(xiàn)缺陷，容易開裂……

　　2001年，江東亮和課題組一起首次提出一種新方案：直接用經(jīng)過改性的碳化硅粉體。借助獨(dú)家摸索的燒結(jié)助劑，他把碳化硅超細(xì)粉末調(diào)制得細(xì)膩均勻，倒進(jìn)模具里，猶如水銀瀉地般流暢。“粉調(diào)得勻，燒出的坯體才能延展得很薄，內(nèi)部缺陷才會(huì)少。”他告訴記者，在燒制過程中，他們精確控制爐溫——在高達(dá)2000多度的煅燒爐內(nèi)，任何地方的溫差都被控制在5℃以內(nèi)，“這保證碳化硅‘大餅’不會(huì)卷邊、翻翹，烤出需要的弧度。”

　　粉體還要經(jīng)過上萬噸液壓機(jī)的壓制，才能得到素坯。這才算完成了第一步。接下來，素坯要被送上數(shù)控機(jī)床進(jìn)行輕量化精密加工。碳化硅的硬度僅次于金剛鉆，而加工精度又以微米計(jì)，打磨所用刀具、加工控制程序都得由課題組設(shè)計(jì)。最后，才能進(jìn)行致密燒結(jié)和最終精密加工。

　　

　　國(guó)產(chǎn)化的突破

　　人類送上太空的望遠(yuǎn)鏡口徑越來越大，分辨率也越來越高。反射鏡若還用玻璃做，就會(huì)成為火箭“難以承受之重”。歐洲新發(fā)射的赫歇爾望遠(yuǎn)鏡，口徑3.5米，如果用玻璃做反射鏡，重量將達(dá)到1.5噸，改用碳化硅，反射鏡重量則驟降到300公斤。

　　2009年，第一批全國(guó)產(chǎn)的碳化硅反射鏡隨衛(wèi)星上天，表現(xiàn)出了優(yōu)異性能。在上天的反射鏡中，每套光學(xué)系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)各不相同，對(duì)反射鏡的要求也千差萬別，江東亮將這比作“炒小鍋菜”，加工工序全部都要度身定制。很多活兒幾乎都是研究人員親自做，招聘的數(shù)控機(jī)床操作工人也是挑了又挑。

　　今年75歲的江東亮已讓學(xué)生執(zhí)掌了研究的主力，自己更多做顧問工作。但他的科學(xué)設(shè)想還在延伸：能否把已經(jīng)很薄的反射鏡做成空心的？能否使鏡面在太空中實(shí)現(xiàn)自主調(diào)節(jié)？如何發(fā)展新材料、新技術(shù)，把反射鏡口徑做得更大？“科研總在不斷前進(jìn)，我一輩子也做不完，希望現(xiàn)在的年輕人在這個(gè)領(lǐng)域不斷推進(jìn)。”