Page 33 - 《橡塑智造与节能环保》2025年4期

综述与专论

火星车橡胶制品的研发进展浅析

章羽 编译
( 全国橡塑机械信息中心， 北京 100143）

想象一下，一辆卡车大小的火星车载着宇航员和 从-110 ℃变化到-5 ℃就证明了这一点。这是由于距
大量货物。这种漫游车的重量将超过目前使用的漫游 离太阳很远，大气层比地球薄得多（约占地球大气层
车。此外，漫游车的速度必须比目前的最大速度0.18 的0.5%），无法有效地保持热量。火星缺乏磁层和臭
km/h快得多。因此，这种车辆需要高性能的弹性车 氧层，分别导致更高的太阳和银河辐射以及紫外线辐
轮和阻尼系统，以确保安全并最大限度地减少振动。 射。

当应用需要弹性和阻尼性能时，橡胶是明显的选择材 总之，为了确保低温弹性，需要应用具有低玻璃
料。在未来的载人火星车任务中，使用高性能橡胶部 化转变温度（T g ）的弹性体。目前，有两种类型的弹
件似乎是不可避免的。除此之外，宇航服和栖息地密 性体可以表现出足够低的Tg值，以在大多数情况下在
封还需要橡胶垫片。电缆/柔性电缆需要弹性盖来提供 火星上保持其弹性性能：硅橡胶（MQ），包括其官
绝缘和保护。 能化变体，如乙烯基甲基硅橡胶（VMQ）；以及丁二
然而，目前在火星上使用的设备并没有包含橡胶 烯橡胶（BR）。MQ具有更好的低温弹性和抗紫外线
部件。这是因为与金属或陶瓷相比，人们对聚合物材 性能，而BR具有更好的机械性能和耐磨性。因此，如

料及其在火星车任务中的可靠性仍然缺乏信任。与广 果这些弹性体以BR为连续相，MQ为分散相混合，将
泛使用的金属和陶瓷相比，聚合物由大分子组成，比 实现协同效应。需要克服的挑战是这两种弹性体的热
金属或陶瓷的强结合原子更容易受到辐射和环境老化 力学不混溶性，这可以通过对它们的分子链进行化学
的影响。聚合物大分子经历各种老化反应，这主要取 改性来解决，此外，它们的抗辐射性可以通过芳香基
决于它们的化学结构。聚合物表现出两种主要的老化 团的化学接枝或功能填料的加入来提高。
类型：交联和降解。 然而，在为火星设计橡胶时，抵御环境威胁并不
一般来说，交联会导致大分子之间形成额外的 是唯一需要解决的问题。另一个挑战是为橡胶提供足
化学键，从而降低材料的弹性；而降解是基于聚合物 够的性能水平，使其能够在不损害其他设备和环境的
链断裂，导致机械性能降低。然而，未来的载人火星 情况下完成任务。本文讨论了橡胶分子结晶和橡胶化

任务将极大地受益于聚合物材料；例如，用于航天服 合物放气对火星潜在应用的影响。
制造的合成纺织品。这是美国国家航空航天局所期望
的，因此，毅力号火星车目前携带了一个装有聚合物 1 方法
的测试箱，预计将用于新的火星航天服设计。鉴于 差示扫描量热法（DSC）测试是在氮气环境中进
此，需要开发可用于航天服密封和其他关键应用的橡 行的，加热/冷却速度为20 ℃/min。图1和图2中的结
胶材料。这项任务目前在红4号火星项目中实现。 果是使用214Polyma（Netzsch）测量获得的，而图3中
尽管火星被认为是人类探索和潜在殖民化的最 的DSC曲线是使用TAQ200（TA仪器公司）测量获得

有希望的地方，但其表面的条件比地球上的条件要恶 的。
劣得多。它的日温度振幅达到100 K，最小约为-140 动态机械分析（DMA）测试由SDTA861e（Mettl

℃，最大约为30 ℃，例如，勇气号火星车在火星冬季 erToledo）在拉力模式下进行，拉力为0.1 N，频率为

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