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6月3日，嫦娥六號(hào)著陸器在月表完成取樣任務(wù)后，一面由玄武巖纖維制成的“石頭版”五星紅旗在月球背面成功展開。陽光照射下，國(guó)旗熠熠生輝，閃耀著鮮艷的中國(guó)紅。

這是我國(guó)首次在月球背面獨(dú)立動(dòng)態(tài)展示國(guó)旗，也是繼2020年12月3日嫦娥五號(hào)“織物版”五星紅旗在月球成功展示后，中國(guó)探測(cè)器在月球上又一次打上“中國(guó)標(biāo)識(shí)”。

選取玄武巖為核心材料

嫦娥六號(hào)在太空飛行30天后落月，時(shí)間較嫦娥五號(hào)大幅增加。在奔月、繞月及落月過程中，高低溫反復(fù)交替，對(duì)國(guó)旗的耐環(huán)境性能提出了更高的挑戰(zhàn)。

該國(guó)旗展示系統(tǒng)由中國(guó)航天科工集團(tuán)旗下的中國(guó)航天三江集團(tuán)聯(lián)合武漢紡織大學(xué)等單位共同研制。武漢紡織大學(xué)徐衛(wèi)林院士月面國(guó)旗團(tuán)隊(duì)介紹，月面國(guó)旗的重量和質(zhì)量要求極為苛刻，不僅要做到薄而軟，還要做到強(qiáng)而韌。

在接到嫦娥六號(hào)月面展示國(guó)旗任務(wù)后，團(tuán)隊(duì)遵從“原位利用”原則，采用與月壤化學(xué)成分相近的玄武巖作為國(guó)旗的核心材料。

嫦娥六號(hào)月面國(guó)旗尺寸為300mm×200mm，規(guī)格與嫦娥五號(hào)月面國(guó)旗一樣，但重量比嫦娥五號(hào)月面國(guó)旗輕0.5克，僅為11.3克。

徐衛(wèi)林解釋道，玄武巖纖維具有非常優(yōu)異的隔熱抗輻射性能，能夠抵御月表惡劣環(huán)境。但玄武巖纖維屬于無機(jī)纖維，其表面光滑、脆性易碎、模量高，難以紡制超細(xì)絲、紡紗、織造，以及構(gòu)筑高牢度的顏色。

針對(duì)紡絲問題，月面國(guó)旗團(tuán)隊(duì)聯(lián)合湖北匯爾杰玄武巖纖維有限公司，創(chuàng)新設(shè)計(jì)噴絲板內(nèi)腔結(jié)構(gòu)，研發(fā)出約為頭發(fā)絲直徑三分之一的超細(xì)玄武巖纖維，“石頭版”國(guó)旗才得以“輕裝登月”。

巧妙設(shè)計(jì)“雙防護(hù)罩”結(jié)構(gòu)

針對(duì)玄武巖纖維部分特性的不足，研究團(tuán)隊(duì)開展了多項(xiàng)技術(shù)攻關(guān)。

在噴絲板內(nèi)腔結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了梯形優(yōu)化，再配合爐內(nèi)分布式精準(zhǔn)控溫，成功實(shí)現(xiàn)超細(xì)玄武巖纖維的穩(wěn)定量產(chǎn)。

該團(tuán)隊(duì)還在理論設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，結(jié)合華茂集團(tuán)在紡紗領(lǐng)域創(chuàng)新實(shí)踐，利用柔性水溶性長(zhǎng)絲和芳綸短纖分層防護(hù)，巧妙設(shè)計(jì)了“雙防護(hù)罩”結(jié)構(gòu)。這一創(chuàng)新不僅有效保護(hù)了玄武巖長(zhǎng)絲，還解決了玄武巖纖維高模量導(dǎo)致“起小辮子”的行業(yè)難題。

此外，光滑的玄武巖長(zhǎng)絲對(duì)月面國(guó)旗制作也是一大挑戰(zhàn)。團(tuán)隊(duì)利用織物表面的芳綸短纖毛羽，使顏料中的黏合劑與其形成類似“鉚釘”錨定的效果，有效提升涂料界面結(jié)合牢度與國(guó)旗圖案的飽滿度，保障國(guó)旗的月面展示效果

歷時(shí)近4年，團(tuán)隊(duì)攻克玄武巖超細(xì)纖維紡紗、織造及色彩構(gòu)建等諸多國(guó)際難題，首次研制出無溫控保護(hù)、獨(dú)立動(dòng)態(tài)展示的“石頭版”高品質(zhì)織物國(guó)旗。

在“石頭版”國(guó)旗研制的同時(shí)，月面國(guó)旗團(tuán)隊(duì)也已開啟了將玄武巖纖維拓展到對(duì)耐熱、阻燃等領(lǐng)域的應(yīng)用研究，如對(duì)阻燃隔熱性能要求很高的阻燃防護(hù)服裝以及高阻燃性箱包等，進(jìn)一步發(fā)揮超細(xì)玄武巖適應(yīng)高溫等特殊環(huán)境的能力。

徐衛(wèi)林表示，作為輕質(zhì)、柔性防護(hù)材料，玄武巖纖維未來在航空航天，如航天服、太空艙、月球基地等場(chǎng)景會(huì)有越來越廣泛的應(yīng)用。

(記者 吳純新 通訊員 劉戈 鄭婷)