碳化硅陶瓷反射镜研究现状及展望0

随着遥感技术的迅猛发展，空间相机经历了从折射式光学系统发展到折反式光学系统再到全反射式光学系统的发展过程，从而使空间相机具有谱段宽、焦面稳定以及重量轻等优点。同时，用户对空间相机的性能也提出了越来越高的要求，主要体现在：提高相机地面分辨力、实现相机轻量化结构和实现镜体一体化设计。实现这些目标必须采用高性能的反射镜材料。

作为反射镜材料，必须具有较低的密度、较高的强度及弹性模量、较低的膨胀系数及较高的导热系数。对反射镜材料的研究，主要集中在三类材质：金属材料、玻璃材料和陶瓷材料，其中碳化硅陶瓷材料具有高比刚度、较好的热和化学稳定性、较低的热变形系数且耐空间粒子辐照，通过特殊的制作工艺，可以获得轻量化结构的反射镜镜体，同时可取消卫星系统中的对反射镜的恒温系统，大大减小系统的重量。因此，碳化硅陶瓷材料被认为是现代空间光学系统所需高性能反射镜的首选材料。

从上世纪八十年代初开始，美国、俄罗斯、德国、法国等空间遥感技术先进国家开始针对应用于空间遥感光学系统的领域(如高能激光器反射镜和空间低温光学反射镜)进行碳化硅陶瓷基反射镜制造技术的研究和探索，九十年代成功制备出碳化硅陶瓷基反射镜并在空间遥感技术领域开展了一系列实际应用，现已在碳化硅陶瓷材料制备、碳化硅陶瓷基镜坯制造、研磨和抛光等专项关键技术方面取得了较大进展。美国宇航局采用化学气相沉积 (CVD)法和液硅浸渗法(LSI)制备出了直径为600mm左右的碳化硅和碳/碳化硅材质的反射镜镜坯，经过精抛加工，表面光洁度达到2nm，而表面密度只有7～9kg/m 。德国IABG研制出直径为600mm的具有轻量化结构的反应烧结碳化硅镜坯，德国KIS研制出直径为 60mm 的碳/碳化硅陶瓷反射镜，经过精抛加工，表面光洁度达到2nm，面形精度可达较高的水准。美国SSG公司研制出直径为600mm的碳化硅反射镜镜坯，主镜重量小于6kg。法国制备的直径为 52mm的轻型碳化硅反射镜质量仅为1.7Kg。

国内，中国建筑材料科学研究院最早开展了碳化硅陶瓷反射镜的研究工作。 九五 期间，承担了国家军工攻关计划 高性能碳化硅陶瓷反射镜材质研究 项目，就高性能碳化硅陶瓷反射镜材质进行了预先研究。 十五 期间，承担了国家军工攻关计划 空间光学遥感器用SiC 陶瓷反射镜的研制 项目，就碳化硅陶瓷反射镜的一些共性及关键技术进行了研究。

经过 九五 和 十五 科技攻关，中国建筑材料科学研究院在高性能反射镜的研制方面尤其在在大尺寸、复杂形状碳化硅陶瓷反射镜镜坯制备技术和实用化碳化硅反射镜的制备技术等方面取得了重要技术突破;攻克了高固相含量含碳陶瓷料浆的制备技术和含碳陶瓷料浆中单体聚合困难的问题，实现了含碳陶瓷料浆的凝胶注模成型技术;制备出了具有轻量化结构的600mm口径的碳化硅反射镜坯体，开展了工程尺寸碳化硅陶瓷反射镜制备技术研究;碳化硅反射镜镜坯顺利通过了验收级振动试验考核。另外，开展了三维编织CVIC/SiC反射镜镜坯制备技术研究，对大尺寸C纤维预制体的制备、温度梯度强制流动CVI工艺条件等开展了工作，为制备大尺寸、具有超轻量化结构的碳化硅陶瓷反射镜及空间相机用结构件打下了坚实基础。

但是，要使碳化硅陶瓷反射镜在我国得到广泛应用，必须解决大尺寸、具有超轻量化结构碳化硅镜坯的制备技术、高致密低缺陷碳化硅镜坯表面CVD层的制备技术以及镜面光学加工技术。随着这些瓶颈技术的解决，必将有力地推动我国遥感技术的快速

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