近日，月表取样完成后，嫦娥六号着陆器携带的一面由玄武岩纤维制成的“石头版”五星红旗在月球背面成功展开，嫦娥手中的国旗在阳光的照射下呈现出一抹鲜艳的中国红。这是中国首次在月球背面独立动态展示国旗，也是继2020年12月3日嫦娥五号“织物版”五星红旗在月球成功展示后，中国探测器在月球上再次打上“中国标识”。
嫦娥六号月面国旗展示系统由中国航天三江集团联合武汉纺织大学等单位共同研制。针对此次任务中高低温交变、高真空及强紫外辐射等极端环境要求，武汉纺织大学纺织新材料与先进加工技术国家重点实验室徐卫林院士月面国旗团队选用玄武岩材料，联合湖北汇尔杰玄武岩纤维有限公司和安徽华茂集团，历时近4年，攻克了玄武岩超细纤维纺丝、纺纱、织造及色彩构建等诸多国际难题，首次成功研制出无温控保护、独立动态展示的“石头版”高品质织物国旗。研制期间，探月工程三期探测器系统总指挥、总设计师杨孟飞院士，中国科学院国家空间科学中心、中国航天三江集团等单位领导专家多次到校指导，探月工程三期总设计师胡浩、火山地质与第四纪地质学家刘嘉麒院士等也给予了鼎力支持和指导。
选取玄武岩为核心材料
与“嫦娥五号”在太空飞行7天后到达月面相比，此次“嫦娥六号”自5月3日出发后，在太空飞行了30天才落月，时间大幅增加。在奔月、绕月及落月的过程中，高低温反复交替，国旗对环境的耐受性要求就更高。
接到嫦娥六号月面展示国旗任务后，徐卫林带领月面国旗团队成员曹根阳教授、王运利教授、盛丹博士，遵从“原位利用”的原则，决定采用与月壤化学成分相近的玄武岩作为嫦娥六号国旗的核心材料。“玄武岩纤维具有非常优异的隔热抗辐射性能，能够抵御月表恶劣环境。但玄武岩纤维属于无机纤维，表面光滑、脆性易碎、模量高，难以纺制超细丝、纺纱、织造，以及构筑高牢度的颜色，这些都是团队要攻克的难题，可以说这是一面技术含量很高的‘石头版’织物国旗。”徐卫林介绍。
嫦娥六号月面国旗和嫦娥五号上的国旗规格一样，大小也是300mm×200mm，与A4纸差不多大。不过，玄武岩纤维的密度超出嫦娥五号国旗原料密度近一倍，按常理推断，“石头版”国旗会更重。但是，团队研发了大约为头发丝直径1/3的超细玄武岩纤维，最后做出来嫦娥六号国旗的重量只有11.3克，比嫦娥五号国旗还要轻0.5克。
巧妙设计“双防护罩”结构
嫦娥六号月面展示国旗的重量和质量要求非常严格，既要做到薄而软，又要做到强而韧，但玄武岩纤维属无机纤维，脆性较大，耐磨性差，表面光滑，因此，制备超细玄武岩纤维难，纺高品质纱难，构建高牢度颜色也难。
针对上述三大技术难点，月面国旗研制团队联合湖北汇尔杰玄武岩纤维有限公司创新设计了喷丝板内腔结构，并进行了梯形优化，再配合炉内分布式精准控温，成功实现了超细玄武岩纤维的稳定量产；团队在理论设计的基础上，结合华茂集团在纺纱领域创新实践优势，利用柔性水溶性长丝和芳纶短纤分层防护，巧妙设计了“双防护罩”结构，有效保护玄武岩长丝的同时还解决了玄武岩纤维高模量导致“起小辫子”的行业难题；光滑的玄武岩长丝对制作月面国旗又提出新的挑战，团队利用织物表面的芳纶短纤毛羽，使颜料中的粘合剂与其形成类似“铆钉”锚定的效果，有效提升涂料的界面结合牢度与国旗图案的饱满度，保障国旗的月面展示效果。通过以上技术攻关，首次成功研制出能耐受高真空、高低温循环、强剂量紫外辐照等极端环境条件的“石头版”高品质织物国旗。
玄武岩纤维应用前景可期
在嫦娥六号“石头版”国旗研制的同时，月面国旗团队已经开启了玄武岩纤维拓展到对耐热、阻燃等领域的应用研究，如对阻燃隔热性能要求很高的阻燃防护服装以及高阻燃性箱包等，充分发挥超细玄武岩适应高温等特殊环境的能力。
徐卫林表示，未来玄武岩纤维作为轻质、柔性防护材料，将在航空航天，如宇航服、太空舱、月球基地等场景会有越来越广泛的应用。
（来源：中国纺织报）
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