从某种意义上来说,橡胶改变过人类的历史进程。1941年12月7日,珍珠港事件爆发;六周后,日本攻占东南亚地区,掌握了世界90%以上的橡胶供应,迫使美国爆发“橡胶危机”。时至今日,来自东南亚的顶级天然橡胶,仍是生产航空轮胎的重要原材料。
要实现稳定供给、大规模工业化生产、自主可控的目标,则非人工合成橡胶这个办法莫属。长春应化所在此领域有着悠久、深厚、光荣的历史和积淀。1950年,新中国第一块合成橡胶——氯丁橡胶就诞生于此;该所20世纪70年代研制成功的镍系顺丁橡胶生产技术,至今仍处于世界领先水准。
如今,长春应化所研究员白晨曦带领团队接过前辈手中的火炬,致力于高性能仿生合成橡胶的制备和工程化工作。要达到航空轮胎的使用标准,需要让人工合成橡胶具有天然顶级烟片胶类似的性能。其关键是在合成橡胶分子链上以特殊的方法嵌入蛋白质和磷脂。
“我们就像在无人之地奔跑,有目标,路却需要自己走。”白晨曦说。从技术路线到配方选择,从合成装备到仿生枝接……数年时间弹指一挥,他和团队成员埋头寻找材料的最优解。
北国春城捷报频传:小试、中试成功;百吨级、千吨级开车成功,材料配方迭代了很多次,还将根据未来技术和产业发展的需要继续迭代下去。
长春应化所的科研人员们在无人的荒野中蹚出一条康庄大道。
全链条自主可控国产航空轮胎走出实验室
自东北一路南下,3000公里之外的广州,大科学装置的建设如火如荼。
除了投入使用的高加速试验台,广东粤港澳大湾区黄埔材料研究院(以下简称埔材院)研究员崔荣耀向记者介绍了每一处场地的功用——即使现在只是一座座钢筋交织、空荡荡的基坑。他兴致盎然地描绘着图景,仿佛真的有起落架从高空砸下,产生了轮胎的形变、起落架的摆振。
思维敏捷、话语中充满对未来希望的崔荣耀,其实已经退休多年。他与众多科研工作者有一个共同的目标:解决航空轮胎工程化问题。
标准,是一款产品适用与否的关键。但航空轮胎的标准就像一个“盲盒”:现有测试数据、评价标准大多由国外材料翻译而来,知其然却不知其所以然。“航空轮胎动力学大装置就是要解决这个问题。”崔荣耀说。
一系列先进的试验装置,可以还原在真实使用场景中轮胎的表现,搜集并建立包括航空轮胎、汽车轮胎、特种轮胎等几乎所有下游产品的数据库,利用数字孪生、模拟地面动力学等实验装置,实现由基础理论、硬核科技共性技术再到工业产品研发的突破。
举例来说,航空轮胎需要对其对抗冲击、大承载、低生热和高耐磨等多个矛盾性参数进行综合设计,充分平衡它们之间的性能关系,实现高可靠要求。这需要模拟实际工况进行测试,预测出轮胎一共能完成的起降次数。