《航天技术用纺织品》课件

航天技术用纺织品欢术专题讲讲将绍术迎大家参加《航天技用纺织品》座本次座系统介航天技历关键来用纺织品的基本概念、发展程、材料类型、性能要求及未发展方向等内们将讨这环挥关键容我探些特殊纺织品如何在极端太空境中发作用，以及们它如何支持人类的太空探索事业航天技术用纺织品简介定义基本概念与传统纺织品区别术专计维航天技用纺织品是指门设用于航航天用纺织品通常由高性能合成纤或关维过天器、宇航服及相航天装备中的高性特种纤通特殊工艺加工而成，可能维这单层结们能纤、织物和复合材料制品类纺包含一材料或多复合构它被满环计为结织品需足太空境下的极端条件要设既能承担构功能，又能提供防规时轻质求，具备超常的物理、化学和力学性护作用，同具备、高强、耐用等能特点发展历程回顾1世纪年代2050-60阶竞赛航天纺织品起步段美苏太空推动了第一代宇航服与降伞开维为开落系统发，以尼龙和聚酯纤主要材料，性能有限但创了先河2世纪年代2070-80术纶维维开航天技用纺织品快速发展期芳、碳纤等高性能纤应领显层计始用于航天域，材料性能著提升，多复合设理念形成3世纪年代至今2090航天用纺织品的需求驱动力极端环境防护员保障航天器与航天安全轻质高强结构需求载降低发射成本，提高有效荷多功能性要求热辐集成防、防射、密封等功能环驱对环辐航天境的极端性是航天纺织品发展的首要动因素在太空中，材料需面高真空、极端温度循（从-150℃到+200℃）、高能射、陨击战时对轻严轻节约数微石撞等挑同，发射成本高昂，材料量化提出了格要求，每减1kg重量可发射成本万元分类概述结构用纺织品保护用纺织品结主要承担航天器的构功能提供各类防护功能••热复合材料增强织物防护系统织物•开线•辐可展天支撑材料射防护材料•结•陨层航天器主体构纺织复合材料微石防护特种用途纺织品功能用纺织品专特定任务用具备特定功能特性•伞•传降落系统感纺织品•缓•导气囊冲材料电织物•热控制纺织品主要应用领域航天器蒙皮与结构材料为层结环卫作航天器外保护材料和构增强材料，提供力学支撑与境防护典型如星的多层热开线隔材料、空间站的柔性太阳能电池板基材、可展天的支撑织物等宇航服系统层结热辐陨构成宇航服的多复合构，提供气密性、保温隔、射防护、微石防护等功能为舱内舱对侧分活动服和外活动服两大类，材料性能要求各有重降落系统伞陆缓开击包括航天器回收降落和着冲气囊系统需具备超高强度、可靠展性能和抗冲员关键能力，是保障航天器和航天安全返回的系统特种功能部件航天器结构用纺织品主承力结构增强织物维纶维为卫碳纤、芳等高强度纤织物作复合材料增强体，用于火箭、星、空间站结这时结稳等主体构类织物要求具有极高的比强度和模量，同保持构定性可展开结构用纺织品线开结顾开结稳用于空间天、太阳能帆板等可展构，需兼折叠性与展后的构定镀性典型材料包括金属的聚酰亚胺薄膜和超高分子量聚乙烯织物连接与传力纺织品带绳缝纫线连传这包括各类高强织、索和特种，用于航天器部件接和力递类材环时证连料需具备超高强度和耐境性能，同要保接可靠性减震与隔振织物宇航服用纺织品舒适层员肤湿直接接触宇航皮，采用吸排汗功能性纺织品，提供良好的穿着舒适性和湿调节维维温度通常使用改性聚酯或天然纤与合成纤混纺材料气密层压环层层这层须绝对提供气境，通常由橡胶涂织物或多复合薄膜构成一必气时韧许员密，同保持足够柔以允宇航活动保温层层热组层热这层由多金属化薄膜和隔材料成，形成多隔系统MLI些间通常热热有隔离网眼布，防止桥接并最大化隔效果保护外层层纶最外通常采用高强度芳或PBO等耐磨、抗撕裂材料，提供机械防护和一定陨时还线程度的微石防护同需具备抗紫外、抗原子氧等特性舱外作业用纺织品防辐射层线抵御太阳高能粒子与宇宙射微陨石防护层挡击阻高速微粒撞极端温度防护应适-150℃至+120℃温度波动舱临为严环战辐层铝维外活动宇航服的纺织材料面太空最苛的境挑射防护通常采用含硼、等元素的特种纤织物，可有效吸收或反射高能粒子辐陨层结将层射微石防护采用Whipple屏障原理，使用多特殊织物和填充物复合构，高速微粒逐减速或气化过层热维热舱热温度防护方面，通多金属化薄膜与特殊隔纤交替排列，形成高效隔系统中国新一代外航天服采用了自主研发的复合隔织物，环维时稳环员这还满韧渗员可在真空境中持长达8小的定温度境，保障航天安全此外，些材料需足柔性和少量气体透等要求，以保障航天活动自由度降落伞与气囊纺织品陆关们须关键时缓伞纶航天器回收与着系统中的纺织品承担着至重要的任务，它必在刻提供可靠的减速与冲效果降落系统通常采用聚酰胺尼龙或芳纤维热织物，要求具备超高强度、准确可控的透气性和出色的耐抗紫外性能陆则应测层击这关数气囊着系统主要用于火星等行星探任务，采用高强涂织物，需具备极佳的气密性和冲吸收能力些材料的可靠性直接系到十亿元航天贵员维缝过严测试验证挥器和宝航天的生命安全，因此每一根纤、每一个接都需经格，确保在极端条件下依然能够完美发作用天线与遮阳帆纺织品可展开天线网状结构太阳能帆遮阳系统镀维镀维层层采用金属聚酰亚胺纤或金属碳纤利用超薄金属化聚酰亚胺薄膜制作，厚度采用特殊涂的多复合薄膜制成，用于编轻仅为这热织而成，具有超量、高反射率和优异通常几微米种太阳帆可利用太精密光学仪器的控制如詹姆斯·韦伯开这状线时紧压产现远镜层伞将的展特性种网天在发射可阳光子力生微小推力，实无需燃料太空望的五遮阳可温度从阳面开积抛进为来测关远镜密折叠，到达太空后展形成大面物的航天器推，被视未深空探的的85℃降至背面的-233℃，确保望正显键术面，著提高通信能力技常工作关键性能要求耐热阻燃高强度与轻量化环承受极高温度和火焰境，防止材料降结解和火灾蔓延极高的比强度和模量，确保构可靠性时同最小化重量耐辐射性线辐损伤抵抗紫外、高能粒子等射，保稳持长期性能定真空适应性耐低温性环显现在高真空境下无明升华、脱气维绝对环韧象，持材料完整性在近零度境下保持柔性和功能性，避免脆化轻质化与高比强耐高低温性能℃-150低温极限阴区太空影最低温度℃+200高温极限区太阳直射最高温度℃350再入峰值温度舱返回表面材料承受温度℃±100温度循环轨道周期温度变化幅度环对严战韧维软剧太空境中的极端温度变化航天用纺织品提出了峻挑材料需在超低温下保持柔性而不脆化，在高温下持强度不化降解，并能承受烈的温度环劳损伤循而不发生疲为这问题维热过层层解决一，航天纺织品通常采用特种高性能纤，如耐聚酰亚胺PI、聚四氟乙烯PTFE等，或通特殊涂和表面处理提高耐温性能多复合结热维层层内层计应对层时热环则构是另一重要解决方案，如航天器防护系统采用陶瓷纤外、气凝胶中和反射膜的设，有效再入大气的极端境宇航服利用层热应对员多隔系统MLI太空温度波动，保障航天安全防真空与密封性真空环境挑战环现问在10^-6至10^-10Pa的高真空境下，普通材料会出升华、脱气等题导围须，致材料性能劣化和污染周精密设备航天用纺织品必具备真稳空定性，保持完整的物理和化学特性气密性要求舱维内压宇航服和航天器室需要持部力，要求纺织材料具有极高的气这过层编结来现密性通常通特殊涂、密实织构或复合薄膜实气密层标为严的漏率准极格，通常要求低于10^-6mL/s密封接口设计质连关键难航天纺织品与硬部件的接处是密封的点，需采用特殊计轴的密封纺织材料和接口设如宇航服的承密封采用多重密封环计关节设，确保活动处不漏气抗辐射与耐腐蚀辐围射类型能量范主要危害防护材料线辐稳剂紫外射3-124eV材料表面降解含UV定或表面层反射涂带内损氢电粒子keV-MeV材料部离子化含高分子材料，伤铝镀层蒸辐结损伤钆中子射

0.025eV-20MeV材料构含硼、等元素的复合材料蚀蚀铝原子氧腐5eV有机材料表面侵氧化硅、氧化涂层环辐蚀问题临战辐导链断太空境中的射与腐是航天纺织品面的重大挑高能射可致材料分子裂、轨则蚀交联或氧化，使纺织品强度下降、变脆或变色低地球道的原子氧会迅速腐有机材料表蚀数面，每年可侵微米厚度为应对这战辐础纶辅些挑，航天纺织品通常采用耐射的基材料，如芳、聚酰亚胺等，并以特殊的层镀纳级铝层稳表面处理或涂典型方案包括在织物表面蒸米氧化硅或氧化保护，添加抗UV定剂铝辐辐，或使用含硼、等元素的复合材料增强射屏蔽效果中国自主研发的新型抗射纺织材料应宫显舱已成功用于天空间站，著提高了航天服和外设备的服役寿命抗微陨石冲击能力1威胁评估陨数击级颗微石和空间碎片以高达十公里每秒的速度撞航天器，即使微米粒也能造成严损伤轨胁区应对陨重低地球道的碎片密度最高，是主要威域微石是航天纺织品关键的功能之一2防护原理计层级挡Whipple屏障是最经典的防护设，利用多纺织材料的逐阻和能量分散原理层扩内层韧残外高强材料使微粒破碎，中间空腔使碎片散，高性材料吸收余能量3材料选择陨组层纶维层为典型防微石材料合包括外高强度芳或陶瓷纤复合材料，中间松散的硅铝维内层韧酸纤或气凝胶材料，采用超高分子量聚乙烯或PBO等高性织物4测试方法过轻陨击评测试标弹径通气炮或高能激光模拟微石冲，估防护效果指包括坑直、穿应测试透深度、后效碎片分布等，速度可达7-8公里每秒阻燃抑烟能力阻燃标准阻燃技术须满严标术航天用纺织品必足格的阻燃要求，典型准包括航天纺织品的阻燃技主要有•标环质纶维NASA-STD-6001阻燃准要求材料在30%氧气境中不

1.本阻燃使用芳、聚酰亚胺等固有阻燃纤烧维层剂蔓延燃

2.添加型阻燃在纤或涂中添加磷系、含卤、无机阻燃•标规舱内中国GJB3238准定在航天器使用的纺织品阻燃等级绝维维绝

3.物理隔采用陶瓷纤、玻璃纤等无机材料隔氧气•欧详细规压层组综洲ESA ECSS-Q-ST-70-21C定了材料在各种力

4.多复合不同阻燃机理材料合，提高合阻燃性能下的阻燃性能闭环严别舱内仅在密的航天器境中，火灾风险极高且后果重，因此阻燃性能是航天纺织品的基本要求特是用纺织品，不要求不燃或难还烧时产雾宫内饰燃，要求在燃生的烟和有毒气体最少中国神舟飞船和天空间站的纺织品采用特殊改性的低烟阻燃材料，确保在时应时发生意外有足够的急间抗静电性能静电风险环积静损太空境中，材料表面可累高电位电，引发电子设备坏或放电火花防护措施计导径结静设低表面电阻或电路的纺织品构，确保电安全泄放典型材料维维导层碳纤混纺、金属纤复合织物、电涂处理纺织品测试标准围内满标表面电阻率控制在10^6~10^9Ω/sq范，足ASTM D257准环别轨积数静没当静在航天境中，特是地球同步道，航天器表面可能累千伏的电电位如果有适的电防损当静导护，高电位放电会坏敏感电子设备，甚至引发火灾航天纺织品需具备适的抗电或电性能，确保静电电荷能够安全泄放静术线维导纳导中国航天器采用的抗电纺织品通常采用两种技路一是在纤中添加电成分，如碳米管或电导层纳铟锡这静证静聚合物；二是在织物表面涂覆电，如米银、氧化等些抗电材料既能保电安全泄放，静还环调节导又不会影响纺织品的基本性能和功能最新的智能抗电纺织品能根据境电位自动电性能，提静供更可靠的电防护典型材料芳纶纤维1℃3000MPa500拉伸强度热分解温度远维热稳高于普通合成纤出色的定性能年

1.44g/cm³50密度服役寿命轻计选择环稳量化设理想太空境长期定纶维领维兰结环键热芳纤是航天域最重要的高性能纤之一，主要品牌包括美国杜邦的Kevlar、荷帝人的Twaron以及中国自主研发的太空一号系列其分子构中的芳香和酰胺提供了优异的力学性能和稳为结选定性，使其成航天构材料和防护材料的首应纶伞层陨层宫闸舱层纶结陨击在航天用中，芳主要用于降落系统、宇航服外、微石防护和复合材料增强体中国天空间站的气采用了多芳复合构，既能抵御微石冲，又具备良好的抗撕裂性能此外，纶过赋额线进扩领应围改性芳通表面处理和共混改性，可予外的抗紫外、抗原子氧等特性，一步展了其在航天域的用范典型材料高性能聚乙烯2（）UHMWPE材料特性优异性能•为超高分子量聚乙烯（UHMWPE）是分子超高比强度比强度钢的15倍，世过过维量超300万的特种聚乙烯材料，通特界最强纤之一丝维•殊的凝胶纺工艺制成纤代表品牌包极低密度

0.97g/cm³，水中会浮起兰括荷帝斯曼的Dyneema和美国•数润链优异的耐磨性摩擦系低，自滑Honeywell的Spectra其分子高度赋特性取向排列，予了极高的比强度•数出色的耐化学性耐大多化学品腐蚀•极佳的耐低温性在-150℃仍保持柔韧性航天应用领轻场陨层在航天域，UHMWPE主要用于需要极高强度且量化的合，如微石防护、系绳问测留索、高强度复合材料、降落系统、宇航服加强部件等中国天一号火星探器陆缓陆着冲气囊采用UHMWPE增强织物，成功保障了着安全典型材料碳纤维3超高比模量耐高温稳定性抗辐射能力维弹环维维碳纤的性模量高达230-在惰性或真空境中，碳纤相比有机纤，碳纤具有刚维辐稳600GPa，提供卓越的性可承受2000℃以上高温更好的射定性，在高强稳结环辐环和尺寸定性，是航天构而不熔化，只有在含氧境射境下性能衰减小通损这过进件的理想材料其碳含量通中才会氧化失一特性特殊石墨化处理，可一过过为热辐导常超95%，通高温碳化使其成再入防系统和高步提高其抗射性能和电获结关键处理得优异力学性能温构的材料性能主要应用场景领维在航天域，碳纤主要用卫结于星和空间站主体构、太阳能帆板基板、高精度天线进反射面、推系统部件载等中国长征五号运火箭维采用大量碳纤复合材料，轻结有效减了构重量典型材料二氧化硅纤维4材料特性航天应用维纯积领维热稳应二氧化硅纤是以高度熔融石英或气相沉法制得的无机纤在航天域，二氧化硅纤因其优异的性能和定性，主要维₂过维，SiO含量通常超

99.9%相比普通玻璃纤，具有更高用于纯热维径为的度和更优异的学性能纤直通常5-10微米，可加热热舱热层纱线状

1.航天器防护系统如航天飞机隔瓦、返回防护工成、织物或毡材料热区热舱热喷热

2.流密集隔材料如发动机隔、管隔•热稳约舱区极高的定性熔点1650℃

3.高温密封材料如门、接口等高温密封域•热胀数⁻⁶热层热极低的膨系

0.5×10/K

4.电子设备隔保护电子设备免受害•绝缘数约优良的电性介电常

3.8舱热维•稳数蚀中国神舟系列飞船再入防护系统采用改性二氧化硅纤化学定性好耐大多酸碱腐编为关键现织物作材料，成功实了多次安全再入返回最新研发纳维热导的米二氧化硅纤具有更低的率和更高的使用温度上限典型材料、等耐高温纤维5PBI PBO典型材料聚酰亚胺（）纤维6PI分子结构特点维链刚环结络聚酰亚胺纤分子中含有性咪唑构和强极性酰亚胺基团，形成高度交联的分子网，赋热稳稳予了材料极高的定性和化学定性典型品牌包括美国杜邦的Kapton薄膜和日本的维P84纤热学性能热转过烧仅缓耐温度高达400-450℃，玻璃化变温度通常超300℃，几乎不燃，在高温下慢碳热胀数环稳热产化膨系极低，在温度波动境中尺寸定性优异，降解物极少，不会污染光学设备航天应用层热热线主要用于多隔材料MLI、柔性电路基板、航天器表面控薄膜、可折叠天反射面、太舱内层热关键阳能帆和电缆包覆等金属化聚酰亚胺薄膜是航天器控制系统的材料，可反射辐热辐太阳射并控制射创新发展纳维过纳纳颗进热最新研发的米增强型PI纤通添加米二氧化硅等无机米粒，一步提高了耐性辐维宫应和抗射性能中国自主研发的新型聚酰亚胺纤已在天空间站多个系统中成功用典型材料聚酯（）、聚酰胺（）7PET PA势应材料类型典型品牌主要优航天用维稳舱内过滤聚酯纤PET Dacron,Terylene尺寸定性好，耐用品，材线绝缘层磨，抗紫外料，维韧劳伞绳聚酰胺纤PA Nylon6,6，Nylon6高性，良好的疲降落主体材料，带抗性索，系导舱内静改性聚酯FR-PET，电PET功能化，成本效益高阻燃织物，电防护舱内热芳香族聚酰胺Nomex，优异阻燃性，中等强防火材料，防Teijinconex度护为传维综势领应聚酯PET和聚酰胺PA作统合成纤，因其良好的合性能和成本优，在航天域仍有广泛维稳舱内过滤维则用聚酯纤具有优异的尺寸定性和耐磨性，主要用于航天器织物和材料；聚酰胺纤因其韧劳伞高性和优良的疲抗性，是降落系统的理想材料过这传维领应进剂通改性和功能化处理，些统纤在航天域的用得到一步拓展例如，添加阻燃的改性聚酯舱内层舱内可用于阻燃织物；表面涂覆特殊涂的尼龙织物可提供气密性能中国空间站生活用纺织品多采标顾员关键这用改性聚酯材料，既符合航天安全准，又兼了航天的舒适度和使用便利性在非部位使用类项性价比高的材料，也有助于控制航天目的整体成本多层复合材料结构外保护层损伤环蚀抵御机械和境侵隔热/辐射层辐提供温度和射防护结构支撑层状维提供机械强度和形持功能内层现实特定功能需求层结计应对环杂战层过组层协航天用纺织品通常采用多复合构设，以太空极端境中的复挑不同功能通特殊的复合工艺合在一起，形成一个整体化的防护系统，各同工作提为层结层层纶陨层结热辐层层层供全面防护以宇航服例，典型的多构包括最外的抗撕裂芳或PBO、微石防护Whipple屏障构、射反射金属化聚酰亚胺、气密橡胶涂内层湿织物和舒适吸排汗功能织物层结关键计战层连应层结结层独创多构的设挑在于间接和界面效控制优化间合方式，既要确保构整体性，又要避免削弱各立功能中国新一代航天服采用了新的差异化层结计过层现轻密度梯度多构设，通精确控制各密度和厚度，实了量化与高防护性能的完美平衡功能整理与表面处理技术纳米涂层技术等离子体处理金属化处理纳级纳维过镀溅采用米金属氧化物、碳利用低温等离子体改变纤表通真空蒸、磁控射等技结术积纳米材料等在纺织品表面形成超面化学构，提高材料的粘附在纺织品表面沉米至微层纳润湿级赋导薄功能，如二氧化硅米涂性、性或引入特定官能米金属薄膜，予电、反层铝纳试剂环铝镀提供原子氧防护，氧化团无需化学，保高射、屏蔽等功能典型如层层层热镀层米涂提升耐磨性厚通常效，广泛用于航天材料表面改提供反射，铜提供电为层结50-200nm，不影响材料柔性，改善与涂的合性磁屏蔽性氟化处理在材料表面引入氟原子或氟化层稳物，大幅提高材料的化学定性、防液性和耐污性广泛应用于航天器外表面材料，防扩止污染物附着和液体散智能纺织品在航天中的应用传感型智能纺织品传时监测压应辐环数导维压集成柔性感器的航天纺织品可实温度、力、变、射等境参采用电纤、电维传络编监测纤或光纤感网，直接织或后期植入织物中如中国新一代航天服集成的生命体征系统，时监测员数可实航天体温、心率等据主动调温纺织品过状记忆热现调纳导通相变材料PCM、形合金SMA或电元件集成，实温度主动控典型如碳米管维热为员导冻伤时过热电纤加系统，可航天手套提供精确温控，防止极低温致的，同避免自修复纺织材料损时损集成微胶囊或自修复高分子材料，在受自动修复微小破，延长服役寿命如含硅氧烷微胶囊的当陨时释剂损维航天气密材料，微石造成微小穿孔，胶囊破裂放修复封堵破，持气密性能量收集纺织品压热将环转为集成柔性太阳能电池、电元件或电材料，境能量化电能如航天服表面的柔性太阳能纺为传辅舱时织品，可通信设备和感系统提供助电源，延长外活动间编织与预成型工艺3D计算机辅助设计多轴向3D编织维维编维结基于性能需求建立三模型并优化纤排布在X、Y、Z三个方向织纤形成整体构热固化处理树脂注入成型树结将编预树控温固化脂形成一体化复合构织成型体置于模具中注入脂编术过编维维结预传层层剥问3D织是航天纺织复合材料制造的前沿技，通在多个方向上织纤，形成具有三构的成型体，解决了统叠复合材料间强度低、易离的题这结时现别杂应状态结种构在各向同性受力表出优异的力学性能，特适合承受复力的航天构件载关键结开编术维编对环传轻时结中国运火箭和空间站接头构已始采用3D织技，如碳纤3D织复合材料接，重量比统金属接头减40%以上，同提高了构可靠性连续维术进杂状带内结进喷舱铰链最新研发的纤3D打印技一步拓展了复形制造能力，可直接打印有部强化构的航天部件，如推系统管和门等，极大提高了制造结效率和构优化空间无缝防护技术无缝编织技术一体化成型工艺缝编术过产结编将骤环节无织技是指在一次成型程中直接生出整体构的织一体化成型工艺多个制造步整合，减少中间和潜在失效缝连这术领为工艺，不需要后期合或接一技在航天域尤重要，点为缝因合接口通常是弱点和失效源维预树为结

1.复合整体成型纤成型体与脂一步成型整体构•圆编术编圆状结结现过整织技直接织出筒构，用于管道、套筒等

2.功能梯度构在同一构件中实性能梯度渡单过

3.多材料集成在一制造程中集成不同类型材料•编计维编过现3D成型织基于算机控制的三立体织，直接成型复杂状

4.原位功能化在成型程中同步实功能化处理形舱热创缝编•选择区编现区缝过中国神舟飞船的返回防护系统采用了新的无整体织技性域织在同一织物中实不同功能域无渡术显缝结传，著提高了系统的可靠性和一致性无构避免了统拼现热应问题接处易出的短路和力集中核心装备神舟飞船防护层1外防护层纶损伤环采用改性芳复合材料，抵御机械和太空境微陨石屏障层层结击多Whipple屏障构，防御高速微粒撞多层隔热系统层结20-30金属化聚酰亚胺薄膜交替排列的MLI构气密承压层层结特种橡胶涂织物，提供气密性和构支撑内舱装饰层环阻燃改性聚酯织物，提供舒适境核心装备宇航服（、国产舱外服）2EMU领应关键术舱为层层约航天服是纺织材料在航天域用的集大成者，集成了几乎所有航天纺织技以中国新一代外航天服例，其包含14不同功能的纺织材料，总厚度11mm层维层陨层热层层外采用抗紫外、抗原子氧的改性PBO纤织物；多微石防护采用超高分子量聚乙烯特种织物；隔系统使用7金属化聚酰亚胺薄膜；气密使用聚氨酯/PTFE复层内层湿合涂织物；最采用抗菌吸的功能性聚酯织物关节为计导维员关节关节区皱计层特殊部位如手套和处采用更精密的设，如指尖部分的电纤可使航天操作触摸屏；膝和肘域采用特殊褶设，提高活动灵活性服装各之间通过计连结组对独产时显精心设的接构合在一起，既保持相立的功能，又形成一个整体防护系统相比早期品，新一代航天服在降低重量的同，著提高了防护性能和使用寿命核心装备空间站太阳能帆板380m²30%单翼面积转换效率积中国空间站太阳翼面太阳能电池平均效率年130W/kg15功率质量比设计寿命领环业界先水平在太空极端境中服役期限来结轻质宫维编为结过计现空间站太阳能帆板是大型航天器的主要电力源，其支撑构采用高强的纺织复合材料中国天空间站的太阳能帆板采用了高模量碳纤织物作主要支撑构，通特殊的折叠式设，实时紧纳轨开了发射凑收和在高效展维环树刚稳连则纶维编击韧为环积还导帆板的骨架由碳纤/氧脂复合材料制成，具有极高的比度和尺寸定性；接部位采用芳/碳纤混织物，提供更好的冲性防止太空境中的电荷累，帆板表面织物采用了电层则铝镀层热陨这综应环辐环处理帆板背面的反射使用聚酰亚胺薄膜，既反射阳光散，又提供微石防护些纺织材料的合用确保了太阳能帆板在-100℃至+150℃的温度循和强射境中可靠工作15年以上降落伞气囊典型案例/神舟飞船回收系统猎户座飞船降落系统级伞层进伞采用三降落系统，包括1个先使用三递式降落系统，包括导伞伞伞导伞伞伞、1个减速和3个主主2个先和3个主主采用伞径约径约直24米，采用高强聚酰胺改性尼龙织物，直35米，总积约伞织物制成，具有精确控制的透气性面3,000平方米衣上有特线结稳摆表面经特殊处理，增强耐紫外性殊排气构，防止不定动系伞绳纶带计能采用超高强度芳织，统设可承受极端天气条件下的安击负载伞可承受高达9吨的冲系统全降落，即使一个主失效仍能确开将在

7.6公里高度始工作，飞船保安全速度从200米/秒降至8米/秒以下火星着陆气囊系统测陆伞组火星探器着系统采用降落+气囊合方案气囊采用超高强度UHMWPE弹击织物，涂覆特种性体材料确保气密性可承受≥200℃温差，抗冲，耐紫线独单别单缓外气囊系统含多个立充气元，即使个元失效仍可提供足够冲这应问陆一系统成功用于天一号等火星着任务国内航天用纺织品发展现状主要研发单位产业化进展应用成果来显产产应中国航天科技集团公司第五研究院、航天近年，我国航天用纺织品取得著业国航天纺织品已成功用于神舟系列飞级维宫导卫材料及工艺研究所、东华大学航天纺织材化成果自主研发的T1000碳纤、国船、天空间站、北斗航星等重大工员训练产纶维现舱产料研究中心、中国航天科研中心等芳、高性能聚酰亚胺纤已实量程自主研发的外航天服采用全国纺组产满级满员机构成了完整的航天纺织品研发体系，基本足航天需求航天织物加工织材料，性能足中国航天太空行走需计术编层关产维十四五期间，国家重点研发划支持多个技取得突破，3D织、超薄膜涂等求长征系列火箭大量采用国碳纤复专项术键进载航天材料，推动技快速发展工艺达到国际先水平合材料，有效提升运能力国际主流产品与研发动态1NASA Z系列宇航服计层换NASA最新Z系列宇航服采用革命性模块化设，纺织可根据任务类型快速更外层积损伤层采用高强度聚酰亚胺基复合织物，具备自修复功能，可自动处理小面气密则结显采用超薄高强气密膜与支撑织物的复合构，著提高了活动灵活性2ESA智能纺织研究欧开传络洲航天局ESA正在发新一代智能纺织品，集成柔性感器网和主动温控系统项将纳线传络其e-textile目米银直接整合到航天织物中，形成可靠的电子感网，可时监测员状态调节内环数实航天生命体征和航天服，并自动部境参3俄罗斯新型隔热材料罗开维热Roscosmos与俄斯科学院合作发了新型陶瓷纤复合隔材料，使用温度上限提轻该应热高到1600℃，重量减30%材料已用于联盟号飞船的防护系统，大幅提高了计来载再入安全裕度，并划用于未的人登月飞船4民营企业创新营创简计SpaceX等民航天公司正推动航天纺织品新如龙飞船宇航服采用极主义设理层数念，在确保安全的前提下大幅减少材料，提高舒适性和操作便利性其主体由3D针显缝连产织一体成型，著减少接和接点，降低生成本纺织品性能测试方法力学性能测试础标测试测试力学性能是航天纺织品的基指，方法包括拉伸强度GB/T

3923、ASTM测试顶测试D

5035、撕裂强度GB/T

3917、ASTM D

1424、破强度GB/T

7742、耐磨测试测试环劳陨击性GB/T21196等特殊如低温-150℃拉伸性能、循疲性能、微石冲后剩余强度等热学性能测试热测试评环热稳测试扫性能估材料在极端温度境中的性能，包括定性TGA分析、差示热热测试热胀数测热环测试描量DSC、防护性能ASTM F

1939、膨系定、循老化-环测150℃~+200℃循1000次、极限使用温度定等阻燃性能测试测试标烧测试阻燃基于航天特定准，如NASA-STD-

6001、GJB3238等，包括垂直燃、数测测试热释测释氧指定GB/T

5454、烟密度GB/T

8627、放速率定ISO

5660、毒气测试测试压进舱内环放等航天通常在特定气和氧含量下行，模拟真实境太空环境模拟测试环评稳测试蚀测试模拟太空境估材料长期性能，包括高真空定性、原子氧腐ASTM辐测试带辐测试综环测E

2089、紫外射老化ASTM G154变体、电粒子照、合空间境模拟试还过卫进轨验证等部分材料会通返回式星行实际在微陨石冲击仿真与测试实验轻气炮加速系统激光模拟冲击数值模拟分析轻陨击击陨软数气炮是模拟微石冲最常用的地面设高能激光脉冲冲是另一种微石模拟方基于LS-DYNA、ANSYS等件的高精度压氢将级弹产积态预测陨击应这备系统利用高氦气或气毫米法，可生小面、高能量密度的瞬冲值模拟可微石冲效些模型陨击级陨应该虑线为应应丸加速至7-8公里/秒，模拟太空中微石，更接近微米微石的实际效考了材料的非性行、变率效和击应数现压状态预测杂的冲效中国航天科技集团已建成口方法可精确控制能量参，实高重复性高温高方程，能够准确复多径轻测试级层结击应结验从

7.62mm至30mm不等的气炮系最新的太瓦超短脉冲激光系统可构在冲下的响模拟果与实进弹击测试评击过数结计论统，可行不同尺寸丸的冲，模拟更真实的高速微粒冲程据合，形成完整的防护设理体估材料防护能力系纺织品质量控制体系设计阶段质量控制质计阶树航天纺织品的量控制始于设段，采用故障分析FTA、失效模式与影响分析FMEA等识别选择须过严评标级方法潜在风险材料必经格的适航性估，确保所有性能指符合航天要求计过专评审应历数验证设方案需通家，用史据可靠性制造过程质量控制过质监检验关键时监测线损检测制造程实施全流程量控，包括原材料、工序实、在无等采计过稳环严用统程控制SPC方法确保工艺定性航天纺织品制造境控制格，通常要求10万级净详细规验标以上洁室条件每道工序均有操作程和收准产品测试与验证过层测试验证规测试环测试级测试成品通多次，包括常性能、模拟境和系统采用抽样则关键检验标检测试标放大原，如部件100%，一般部件按AQL准抽方法符合航空航天结关键产还进试验评准，确保果可靠性部分品会行加速老化，估长期可靠性质量追溯与数据管理质识别码数航天纺织品实施全生命周期量追溯，从原材料批次到成品均有唯一建立质数库记录检测数数关键记录字化量据，所有据和制造参材料有护照文件，完整历这问题验积续进质史信息些措施确保可追溯，经可累，持改量管理体系新材料前沿纳米纤维纳米纤维特性航天应用前景纳维径纳围细维纳维领现阔应米纤是直在1-100米范的超纤，具有极高的比表米纤在航天域展出广用前景积独领面和特的物理化学性能在航天域，主要研究方向包括结纳将

1.超高强度构材料碳米管增强复合材料可强度提高50-•纳维论碳米管纤具有超高强度理值可达60GPa和优异的200%导导热纳维现损伤电性、性

2.智能自愈合材料含微胶囊米纤可实自动修复•纳维热稳过滤纳维过滤级颗米陶瓷纤具备极高的耐性和化学定性

3.超高效材料米纤膜可病毒粒，提高空气•纳维质米金属纤具有特殊的光学、电学和磁学性能和水量•纳维将纳维现传纳传维监测压米复合纤米粒子嵌入聚合物纤中，实功能集

4.多功能感织物米感纤可力、温度、化学物质成等纳维轻质

5.电磁屏蔽材料米金属纤提供超薄的电磁防护开纳维中国航天科技集团正在发碳米管增强聚酰亚胺纤，已在实验现应结室实强度提升65%，有望用于下一代航天器构和防护系统新材料前沿石墨烯增强纺织品材料结构与特性杂单层维积石墨烯是由碳原子以sp²化方式形成的原子二材料，具有极高的比表面2630m²/g、优异的杨导热纳力学性能氏模量~1TPa、性~5000W/m·K和电学性能在纺织品中，石墨烯通常以米过渍维片、氧化石墨烯或功能化石墨烯形式添加，可通涂覆、浸或纤复合等方式集成应用优势势维石墨烯增强航天纺织品具有多方面优力学性能方面，添加

0.5-2%石墨烯可提高纤强度20-40%；热层显导热数热学性能方面，石墨烯涂可著提高材料系，改善管理效果；电磁屏蔽方面，石墨烯织物可辐辐提供90dB以上的屏蔽效果；抗射性能方面，石墨烯可有效吸收或散射高能射；自修复性能方面，为赋功能化石墨烯可作交联点，予材料自修复能力工程挑战规应临战质规难维石墨烯纺织品的大模用仍面挑高量石墨烯的模化制备度大；石墨烯在纤基体中的均匀问题层剥结环稳产分散；间离和界面合强度不足；长期境定性和老化机制不明确；生成本高，经济性针对这战员开有待提高些挑，研究人正在发新型表面改性方法和复合工艺，以优化材料性能发展前景来内领现应轻热未五年，石墨烯纺织品有望在航天特定域实用突破，如量化管理系统、电磁屏蔽织物和传将规专项资特种感纺织品中国已石墨烯纺织材料列入航天材料发展划，投入研发金，并建立了从材验证术链来领料合成到航天的完整技，未有望取得先地位绿色环保与可再生设计可回收材料应用减少有毒物质领渐质员航天域逐重视可回收材料淘汰有害物，保障航天健康•维关键•剂可化学回收聚酯纤用于非部件无卤阻燃体系替代溴系阻燃•辅•剂剂可降解生物基复合材料地面助设备水基处理替代有机溶•热热•释舱内环塑性复合材料替代固性材料低VOC放材料用于境全生命周期评估低能耗制造工艺计虑环4节绿从源头设考保因素能降耗的色制造流程•选择阶环评•材料段引入境影响估常温固化复合材料减少能耗•计阶虑•费设段考拆解和回收便利性精准成型减少材料浪•环数库•废建立航天材料境足迹据增材制造减少切削料面临的关键技术难题术领关键难题关进技域研究方向攻展环劳链计纳劳高低温循疲-150℃至+200℃循分子设、米疲寿命提高3倍的环纳下材料性能劣化复合增强米复合织物辐辐导辐剂开辐空间射耐受性高能粒子射致抗射添加、自发出耐100MGy结维材料构变化由基清除射的特种纤蚀轨对层纳₂层原子氧腐低道原子氧有氧化物涂、自修米SiO涂可提蚀层机材料的侵复涂供5年防护轻进量化与高强度一步提高材料比分子取向优化、新研发出比强度达维结强度型纤构4500N·m/kg的纤维预测测试数长期服役缺乏可靠的长期性加速老化、建立15年服役性能预测孪术预测能模型字生技模型临术难题环应环劳严航天纺织材料面的技主要集中在极端境适性和长期可靠性方面高低温循疲是最战环历环导观结峻挑之一，材料在太空境中每90分钟经一次从-150℃到+200℃的温度循，致微构累积损伤维环损研究表明，即使是高性能纤，在1000次温度循后也可能失20-30%的强度未来发展方向高智能纺织品1灵敏感知系统主动响应功能集成计算能力能源自给自足来将应将将过未航天智能纺织品集成基于刺激响材料的航天纺新一代航天智能纺织品直航天智能纺织品通多种传环调计单现术现多种微型感器，形成分布织品可根据境变化自动接集成算元，实织能量收集技实能源自络这传状记忆计给维式感知网些感器可整性能如形聚合物物即算机柔性微处理柔性太阳能纤可收集维内维维结编结压维嵌入纤部或直接以纤纤可根据温度变化改变器可织到材料构中，处光能；电纤可收集振动编监测态维调节传数这热形式织，能够温度、构形；电变色纤可理感据并做出决策能；电材料可利用温差发压应辐环应辐环计过纳力、变、射、化学光学特性以适射境；种分布式算架构具有高度电；甚至可通摩擦米发数数过导调节损术这境等参据通电纤相变材料可自动温度；冗余性，即使局部坏也能电技收集运动能量些维传额线静应别环轻储维输，无需外布，大电响材料可控制织物的保持功能，特适合航天能源系统与超量能纤轻刚结幅减重量和提高可靠性性与柔性境的高可靠性需求合，支持长期自主运行未来发展方向集成系统构建2集成设计理念单转从一功能向多功能整合变一体化制造工艺术4D打印与智能纺织复合技结构-功能一体化现承力与防护功能同步实模块化设计体系4级换可升、可替的系统架构来将单进现结将传结航天纺织品的未发展从一功能材料向集成系统方向演，实构与功能的高度融合集成系统构建的核心理念是统分离的航天部件功能整合到纺织构中，如单时现传显数杂在一材料系统中同实承力、防护、感、通信和能源收集等功能，著减少接口量和系统复度现这标关键术计应结单层现层结过维实一目的技包括多材料4D打印、梯度功能设和智能响构例如，新型航天服可能采用多功能复合织物替代有的14构，通精确控制纤排区现这计仅轻还关项为来测开布和材料梯度，在不同域实不同功能种设不大幅减重量，提高了灵活性和可靠性中国已启动相前沿研究目，旨在未深空探任务发新一代集成纺织系统未来发展方向极端外太空环境防护312深空辐射防护火星环境适应测临轨严辐环别线测对战深空探面比近地道更峻的射境，特是银河宇宙射和太阳火星探纺织材料提出新挑，包括日温差大日间20℃，夜间-来将层辐氢环尘质为应环高能粒子事件未航天纺织品采用多次射防护策略，如含丰富80℃、二氧化碳大气境、特殊沙性等此，研发出适火星结对质术尘积调的超高分子量聚乙烯与含硼复合材料合，形成子和中子的有效屏境的特种织物，采用自清洁表面处理技防止沙累，使用相变温材时辐监测时评应虑尘静进计蔽；同集成主动射系统，实估防护效果料适温度波动，并考火星埃的电和化学特性行防护设34极低温环境防护长期自给自足系统时将临绝对环测续数数给来探索土星、木星等外行星系统，材料面接近零度的极低温深空探任务可能持年甚至十年，无法依靠补未航天纺织系纳维热层将诊断资环维陨境新一代极低温防护纺织品采用米气凝胶增强纤、真空隔和主统具备自修复、自和源循利用能力如自修复纤可在微石热组计环韧稳损伤应净资动加元件的合设，在-250℃境下仍能保持材料柔性和功能定穿透后自动密封；纺织基生物反器可回收和化水源；模块化设为测关键计许性，外行星探提供支持允在任务中根据需要重构纺织系统功能航天纺织品与地面产业协同功能性服装技术转移医疗防护技术应用智能家居与健康监测热术应术转为级疗监测术转为监测航天服保温隔技已成功用于高性能户外航天微生物隔离和防护技已化高医航天智能纺织技正化日常健康层热产级过滤产传单服装，如源自多隔系统MLI的反射型保防护品航天HEPA织物用于医用口品如集成生命体征感器的智能床和服层级湿术应术应时监测级暖；航天防水透膜技用于极限运动罩和防护服；抗菌航天纺织技用于医院感装，可实心率、呼吸和体温；航天抗辐术转为线术开压劳应垫调装备；抗射纺织品技化抗紫外防护染控制；宇航服气密性技用于特殊隔离服疲材料用于高端床和座椅；温度自节环这产服装中国航天科技集团与多家户外品牌合作发在新冠疫情期间，中国航天医学工程研究纺织品用于智能家居境控制些品特开产级开术别婴监创发的太空科技系列品，采用航天材所发的基于航天技的医用防护服提供了卓适合老年人和幼儿的健康护，造了巨显环料制造，著提升了极端境防护性能越的防护性能，并已在多家医院投入使用大的社会和经济价值结论与展望关键支撑技术础航天纺织品是空间探索的基保障创新与突破协材料科学与航天工程同发展未来展望环应智能化、集成化、极端境适术为关键术为综领简单航天技用纺织品作航天工程的支撑技，已发展成一个多学科交叉的合性研究域从最初的防护材料，到如今的高性能多功能历术进该领为细领复合系统，航天纺织品的发展程映射了人类航天技的整体步中国在域已从跟随者逐步成长并行发展者，在某些分域甚至已处于领先地位来载测进将临战环应将未十年，随着中国人月球探、火星采样返回等重大工程的推，航天纺织品面更多挑与机遇智能化、集成化和极端境适性成为时领协创将进进术转应创主要发展方向同，航天与民用域的同新加速推，促更多航天技的化用，造更大的社会和经济价值航天纺织品的发展仅战术进对不支撑着国家航天略，也推动着材料科学和工程技的整体步，建设航天强国具有重要意义致谢与互动讨论谢专术专题讲别谢员训练感各位家学者参与本次航天技用纺织品座！特感中国航天科技集团、中国航天科研中心、东华大学航天材料单贵资研究中心等位在研究工作中提供的大力支持和宝料为领领专欢专讲内进航天纺织品作一个跨学科域，需要材料科学、纺织工程、航天工程等多域家的共同努力迎各位家就本次座容行问讨论议们诚挚请轻这满战领为提和，分享您的见解和建我也邀有志于航天材料研究的年学者加入一充挑与机遇的域，共同中国航贡天事业做出献！。