中国科学院太空制造技术重点实验室

CAS Key Laboratory of Space Manufacturing Technology

实验室概况
研究队伍
研究方向
研究成果
实验室建设
合作交流
当前位置:首页  >  实验室概况  >  实验室简介
实验室简介

中国科学院太空制造技术重点实验室(CAS Key Laboratory of Space Manufacturing Technology, SMT)成立于2017年底,依托中国科学院空间应用工程与技术中心,是一个以“太空制造技术”为研究专题的科研实体。

太空制造技术是二十一世纪全球航天强国重点布局的研究领域,经过近10年的快速发展,已成为一项为航天任务部署带来颠覆性思路的新技术。随着人类的太空探索逐步走向深空,不断提升人类在地外空间的生存与活动能力是未来航天探索的核心主题之一,太空制造技术将成为解决地外资源就位利用问题和拓展人类地外生存与活动能力的战略性关键技术。

 1584067391347733.png1584067414997742.png1584067824570716.png

                 美国NASA“火星计划”路线图                          欧空局ESA“月球基地”概念                         美国俄罗斯宣布合作“深空之门”

太空制造技术重点实验室定位:面向国际太空制造领域前沿,立足国家重大任务需求,研究太空特殊环境下的材料成形机理、太空智能制造装备与地外资源就位利用技术,系统性解决太空制造材料与装备全链路问题。组建国际一流科研团队,构筑协同创新研究平台,引领新兴交叉学科发展,促进先进制造技术产业化应用,形成我国太空制造领域新思想、新材料、新装备、新应用的综合研究基地。

实验室确定了以下三个主要研究方向:

 1584067483976720.png

实验室主要研究方向

实验室现有固定人员56人(包括合作方人员),研究队伍包括学术带头人7人,正高级专业技术人员14人,副高级专业技术人员23人,拥有高级职称人员占比66%。实验室成员中拥有博士学位37人,拥有硕士学位15人,硕博占比93%。实验室从国外多所知名高校引进高层次人才,海外留学人员占比高达15%,具有开阔的国际视野。研究团队专业分布广泛,涉及材料、化学、控制、物理、计算机、机械、数学等多种专业,不同领域不同学科科研人员形成交叉团队,发挥各自优势开展学科交叉合作研究。经过多年的学科培养和队伍建设,实验室已基本形成了以中青年科技骨干为主的研究集体和团结协作的研究氛围。目前,实验室40岁以下人员37人,占到实验室总人数的66%,其中正高级人员3人,副高级人员15人,高级职称占比49%,40岁以下青年是实验室承担项目、取得的各项成果的重要科研骨干和攻坚力量。

实验室在太空制造相关研究方面取得了一批重要的研究进展:

1. 在国际上提出了利用膏体进行微重力环境下(抛物线飞机试验)精细粉末成型的新方法,发展了微重力环境下陶瓷材料高精度制造技术,关键指标达到国际先进水平;国际上首次实现了微重力环境下(抛物线飞机试验)基于3D打印陶瓷模具的金属材料离心铸造试验,样品表面特性较地面环境更优;成功打印出全球最大陶瓷立体光刻打印构件(0.5米),在国内率先突破高陶瓷产率、可光固化前驱体合成及高精度打印技术,填补了国内空白,打印精度达到微米级,达到国际领先水平;

2. 推动并完成我国首次自主失重飞行试验,对未来我国建设常态化运行的失重飞机平台进行了突破性的尝试并奠定了坚实的基础;本次实验中突破了微重力下增材制造用材料循环利用关键技术,并对三种新型材料进行了微重力验证,包括高温合金、碳化硅材料的立体光刻成型技术验证和聚醚醚酮(PEEK)材料的熔融沉积技术验证;

3. 研制完成我国首台在轨精细成型装置,即将搭载新一代载人飞船完成在轨飞行验证,有望将在轨制造精度在国际上首次提升至微米级;我国空间站首台在轨增材制造设备初样件研制工作有序开展;

4. 自主研发了空间耐原子氧腐蚀的纤维增强聚醚醚酮复合材料,突破聚醚醚酮复合材料控形控性增材制造关键技术,在国内率先开展了微重力环境下(抛物线飞机试验)聚合物及复合材料增材制造技术试验,为空间大型设施基础结构的在轨制造进行了技术探索;

5. 开展高致密度模拟月壤结构成型技术试验,大幅提高了材料烧结后的致密度,从而使月壤制件的机械性能较国际现有水平提升了2倍;创新性地采用高效微波ECR等离子体源研制了长寿命、低功耗的高能电子束枪,从根本上解决了阴极材料易损耗的问题,寿命超过1万小时,能量利用率优于60%;有望为空间探索的就位制造和地外资源利用提供新的技术途径。

1584067054796171.jpg1584067125581047.jpg1584067242992069.jpg1584067292637114.jpg

从左至右依次为微重力下陶瓷、金属、高温合金制造件及聚合物材料循环丝材

实验室致力于太空制造领域的研究,突破传统上行运输资源补给方式的局限性,提升人类在地外空间的生存与活动能力,同时,促进相关技术成果的地面应用,涉及航空、深海、化工、能源、医疗等诸多领域。典型应用包括:

1. 开展陶瓷型芯型壳一体化制造示范应用,提升我国航空发动机、燃气轮机的高温合金叶片制造能力;

2. 开展大尺度轻质高强复合材料一体化成形技术研究,为我国实现万米深潜所需的耐压结构提供新的技术途径; 

3. 开展医疗植入体快速个性化成形技术研究;

4. 开展新型氧化镍催化剂可控成形技术研究;

5. 开展固态燃料电池阴极、电解质和阳极一体化成形技术研究。

6. 开展高温宽频透波氮化硅陶瓷立体光刻成形技术研究;

7. 开展高导热率氮化铝陶瓷立体光刻成形技术研究;

8. 开展耐超高温碳化物复合材料成形技术研究;

9. 开展超高气孔率碳化硅/氧化硅气凝胶增材制造技术研究;

10. 开展多稳态刚柔结构4D打印技术研究;

11. 开展硅胶3D打印技术研究;

目前,实验室承担国家、省部级以及横向协作项目70余项,到位总经费约2.2亿元,国家级任务经费占比达73%。近五年,实验室授权国家发明专利30项,实用新型专利19项,共发表SCI论文200余篇,EI论文50余篇,在空间材料制造、增材制造技术、地外资源利用方面取得了一系列研究成果,起到了较高的学科引领作用。

 

版权所有 © 中国科学院空间应用工程与技术中心 中科院太空制造技术重点实验室 备案序号:京ICP备14018798号 

单位地址:北京市海淀区邓庄南路9号 邮编:100094 联系电话:010-82581681 E-mail:sunying@csu.ac.cn