“入選”習大大新年賀詞的科技進展 裝配了怎樣的材料技術？

一年一度，中國國家主席都會在12月31日晚上發表新年賀詞。賀詞中，有對過去一年的回顧和總結，也有對新一年的展望與祝福。

特別地，習近平回顧了2016年的重大科技進步：“2016年，“中國天眼”落成啟用，“悟空”號已在軌運行一年，“墨子號”飛向太空，神舟十一號和天宮二號遨游星漢”。這四大科技都是什么？其中又有哪些材料科技助力？材料牛編輯為您整理。

天眼

天眼——500米口徑球面射電望遠鏡，位于貴州省黔南布依族苗族自治州平塘縣大窩凼的喀斯特洼坑中。它由中國科學院國家天文臺主導建設，是具有我國自主知識產權、世界最大單口徑、最靈敏的射電望遠鏡。它打破了世界上射電望遠鏡的百米極限，開創了巨型射電望遠鏡建設的新模式，將為人類發現脈沖星、巡視中性氫、探索暗物質和黑洞、研究宇宙起源和地外文明等提供獨一無二的手段。

FAST工程主體中船重工武船集團承擔，工程主體由4450塊反射面單元拼裝而成，而每塊反射面單元均為邊長10至12米的三角形鋁合金網架，面積相當于一個房間的大小，重量約450公斤，而要想將這些大家伙準確安裝到位絕非易事。

而將這4450塊反射面支撐起來“索網”則是出自于哈爾濱工業大學提出的“短程線”分型方案。整個FAST工程動用了6670根主索、2225個主索節點及相同數量的下拉索。

不同于普通斜拉橋上的鋼索安裝強度200MPa、200萬次彎曲，FAST工程鋼索設計要求是安裝強度500MPa、200萬彎曲次數。十幾米長的鋼索，誤差要求小于1毫米，生產流程必須采用恒溫裝置，確保所有材料在20攝氏度溫度場條件下生產。而這一系列的要求都意味著研發單位需要把材料的技術工藝提高到一個恐怖的水平。

除了材料工藝的要求外，FAST工程的材料使用量也同樣驚人。4450塊反射面共用去2000多噸鋁合金，而支撐反射面單元的鋼索則消耗掉了萬噸以上的鋼材。

悟空

“悟空”——暗物質粒子探測衛星（英文：Dark Matter Particle Explorer，縮寫：DAMPE），由中科院空間科學戰略性先導科技專項首批立項研制的四顆科學實驗衛星之一，是目前世界上觀測能段范圍最寬、能量分辨率最優的暗物質粒子探測衛星。悟空將在太空中開展高能電子及高能伽馬射線探測任務，探尋暗物質存在的證據，研究暗物質特性與空間分布規律。

“悟空”最核心的載荷是由尺寸為25×25×600立方毫米的BGO（鍺酸鉍）晶體和光電倍增管構成的BGO量能器。在整個衛星有效載荷中，BGO晶體的質量占比高達59％。600毫米長的BGO晶體好比衛星的“超級視網膜”，它能幫助“悟空”準確收集高能宇宙線粒子和伽馬射線光子，用“火眼金睛”窺探宇宙中披著“隱身衣”的神秘暗物質。

該晶體為上海硅酸鹽所研制，該所也是世界上能研制并量產600毫米超長BGO晶體的唯一供應商，并保持著生長BGO晶體長度的世界紀錄。

墨子號

墨子號——量子科學實驗衛星，由中科院空間科學戰略性先導科技專項首批立項研制的四顆科學實驗衛星之一。墨子號主要科學目標是進行星地高速量子密鑰分發和廣域量子密鑰網絡實驗，并在空間尺度進行量子糾纏分發和量子隱形傳態等實驗研究。

據上海硅酸鹽所報道，柔性薄膜熱控涂層、下裙鋁合金光亮氧化熱控涂層以及高性能碳化硅光學部件已在墨子號上成功應用。

上海硅酸鹽所研究團隊在衛星下裙表面原位生長了一層具有低太陽吸收比、高紅外發射率的熱控涂層材料。該熱控涂層突破了熱輻射指標要求高及衛星下裙尺寸大、形狀復雜程度高等涂層制備難點，具有硬度高、空間穩定性好的特點，為衛星與運載火箭的在軌分離及在軌長期正常運行提供重要保障。

上海硅酸鹽所研制的碳化硅光學部件具有抗激光損傷、高比剛度、高減重率、良好的熱穩定性等優異性能，總體水平處于國際先進水平，可滿足高穩定長壽命衛星有效載荷的應用需求。

神舟十一號和天宮二號

2016年9月15日，天宮二號空間實驗室升空。10月17日，神舟十一號飛船發射升空。10月19日，飛船與天宮二號對接成功。11月18日下午，神舟十一號載人飛船順利返回著陸。天宮二號是中國第一個真正意義上的空間實驗室，將用于進一步驗證空間交會對接技術及進行一系列空間試驗。而在此次進行的科學實驗中，其中包含了綜合材料實驗。

綜合材料實驗配有18個樣品材料（12個實驗樣品，6個熱物性測量樣品），每次制備或測量6個樣品，分三批進行實驗。十二個材料制備測試實驗主要是基于微重力條件下制備材料，研究其對生長、性能的影響，揭示規律。

例如通過“碲溶劑法”在微重力下生長ZnTe:Cu晶體。探索微重力下生長晶體的組分分布均勻性、缺陷濃度，研究揭示微重力下“碲溶劑法”生長高質量晶體的過程和機制，用以有效地指導地面晶體生長；研究微重力條件下偏晶合金定向凝固過程及其形成機理，探明重力及其導致熔體對流對多元偏晶合金凝固過程和組織的影響；制備Mn（錳）組分均勻分布的InMnSb晶體材料，探索錳離子在InSb基質材料晶格中的占位情況及分布規律，了解錳的組分均勻性和材料磁性質之間的關系，獲得InMnSb材料生長的規律性技術參數等等。

更詳細的材料綜合實驗內容，請參考：我們的征途是星辰大海：盤點“天宮二號”中的材料制備測試實驗

綜合材料實驗由中科院物理所和中科院上海硅酸鹽所共同牽頭負責，西北工業大學，中科院國家空間科學中心、上海技術物理研究所、半導體所和金屬所共同參與。

2017年，中國科技和中國材料科技，又會給大家帶來怎樣的驚喜？擼起袖子加油干吧！

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