创新材料，助飞“阳光动力”

　　张霞

　　“阳光动力”号太阳能飞机对于人们来说已不陌生，从2009年12月阳光动力HB-SIA样机完成首次试飞，到今年6月飞往巴黎、参加第49届巴黎航空航天展，这架太阳能驱动飞机身上汇集着令人关注的前沿材料创新与研发——它们不仅是材料科学对可持续环境的责任，也将是塑造未来世界与生活的关键因素。

　　9月6日，其官方合作伙伴拜耳材料科技的胡佐谦（Joachim Wolff）博士接受了本报专访，他为我们解释了创新材料是如何支持“阳光动力”号太阳能飞机，而那些高科技聚合物材料和节能型轻质产品仍将不断研发升级，伴随其2013年的环球飞行。

　　《21世纪》：提到飞机骨架结构所使用的碳纤维复合材料，这个新的碳纤维跟以往技术有何区别？

　　胡佐谦：理论上是一样，但制造的过程有所不同。与碳纤维网球拍相比，球拍用的是普通的碳纤维网布，然后用树酯浸润或浇铸形成复合材料。“阳光动力”号太阳能飞机所用复合材料首先选用碳纤维重量更轻、强度更高，其次，在制造复合材料时，采用了特殊的加工工艺，使树酯包裹每一根碳纤维，从而使整个复合材料重量更轻、强度更高，以符合飞行时必需承受的刚度和强度。因为它的机翼长达63.4米，相当于一架中型飞机的机翼长度，对结构材料的力学性能要求就可想而知。

　　《21世纪》：这种碳纤维复合材料是否有研发升级的空间？它未来可能适用于其他哪些领域？

　　胡佐谦：我们认为还是有空间进一步提高碳纤维增强复合材料的力学性能，这是肯定的。我们有一个专门的团队，且有明确的时间表在进行有关“阳光动力”号太阳能飞机的研发工作，一个重要方向就是用碳纳米管加入聚合物中，可以显著提高聚合物的性能，带来很多意想不到的效果。这些尖端的新技术在飞机上率先使用、在万里高空证明了材料及技术的可靠性， 将来用在“地面”，绝对是可行的。举例来说，如果将“轻质高强”技术用在汽车设计及制造上，可在力学性能保持不变的情况下、减轻汽车的重量。这将意味着节约很多燃油，对我们的环境带来很大好处。

　　第二个例子，是将太阳能飞机用涂料应用于造船业。船舶接触海水后，船底不止是腐蚀，还会长满小甲壳类动物与青苔等，不仅会影响其使用寿命，对轮船运行的速度也有影响，阻力会增加。目前， 全球95%的船舶选用特殊化学剂清洗，但对环境带来很大的威胁，对施工人员身体健康也具危害。如果使用我们公司的原材料制成的碳纳米管增强涂料，船底就不会再有以上问题，在测试中显示可减少17%的燃料。

　　《21世纪》：关于这架飞机的太阳能电池，现在有什么进展？

　　胡佐谦：对电池效率的提高，是“阳光动力”号飞机的主要项目。目前， 我们和合作伙伴一起实验碳纳米管改性电池制造，电池效率的提高，意味着电池重量的减轻、整个飞机的减轻。

　　《21世纪》：“阳光动力”号还有哪些新材料及技术具有革新价值？

　　胡佐谦：革新也体现在我们对风力涡轮发电机的改进上。对提升风力发电机的效率而言，轻巧和强度是最为关键的两个要素。当前，风力涡轮发电机转片只有保持在60米长的尺寸内才稳定工作，如果可以增加转片尺寸，那就能产出更多的电力能源。Baytubes碳纳米管在强度上远远超过钢材，但材料本身却十分轻巧，完全适合生产更长大的转片叶片。其中，碳纳米管/环氧树酯复合材料便是生产更长转片叶片的最理想材料之一。

　　Multitec聚氨酯喷涂系统则可以为风力涡轮发电机舱的生产提供经济型解决方案。发动机舱外壳不仅可减弱内部齿轮结构的噪音，还具有长期抗风化、抗雨淋、抗UV辐射功能。为了避免风力涡轮发电机不受腐蚀，拜耳材料科技已在聚天门冬氨酸材料基础上研制出了生态友好型、经济型特殊涂层原材料。