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[SMG广播电视等]他为“天宫”编织“翅膀” 东华大学陈南梁教授打开“航天纺织品”世界(图)

发布时间:2014-01-03

[解放日报]他为“天宫”编织“翅膀” 东华大学陈南梁教授打开“航天纺织品”世界


    陈南梁在测试纤维材料性能

    当嫦娥三号探月之时,天宫一号也在太空迎候它的继任者天宫二号。这些航天大事件,令一位纺织学家陈南梁特别牵挂。因为,天宫一号、二号以及首批货运飞船开始搭建中国人的空间站,而它们上天的“翅膀”——太阳能电池板材都是陈南梁团队亲手编织的。
    常人想不到,这些航天器的太阳翼材质是玻璃纤维,它们被陈南梁编织成了半刚性的网格材料。最近,他还用镀金金属丝编结出我国首款星载网状天线,明年也将伴随高性能通信卫星升空。
    打开“航天纺织品”世界之前,这个追逐理想的人好几次都差点放弃。

只因怕去“山沟沟”
    陈南梁是上海人,“60后”。理工成绩好,也想做医生。可考大学时,父母因为怕他毕业分配到外地工作,并没满足他的专业志愿。父母的逻辑很简单:当时上海本地医生满了,学医肯定被分到外地,说不定去“山沟沟”里;而纺织产业基本在沿海,学纺织不太可能去“山沟沟”吧。
    就这样,陈南梁考进了东华大学前身——华东纺织工学院的针织专业。他坦言,入学时根本不知道“针织”是搞什么的。第一学期,陈南梁有些自我放弃,觉得读书很没劲。直到他接触到物理学、机械原理等专业课名教授,并了解到纺织不是只有服装、床上用品、窗帘地毯等,还有一个大类:产业用纺织品。因为许多产业的传统材料,都能利用新型纤维材料、通过纺织方法而得到。比如,人造血管就是医用纺织品。发现专业与理想的最接近之处后,他开始卖力学习,留校助教,搞起科研,不曾回头。

从血管织到风叶   
    当陈南梁从人造血管干起时,他没想到这条路可不好走,也想不到这条路还能与航天器沾上边。    
    陈南梁是土生土长的东华“本、硕、博”,从没真正留过学。唯一两次作为高级访问学者出国,均不超过半年,而且目的性很强。    
    第一次就是瞄准人造血管,去了捷克布尔诺针织研究所,专攻血管经编技术。众所周知,纺织通常是经线、纬线十字交叉,而“经编”则是在45度甚至20度等方向上再编一路线,这样的结构更为“刚柔并济”。陈南梁学成归来,却发现国内纺织机械基础薄弱,纤维材料也缺乏,“经编”虽有技术却无用武之地。    
    此路不通,但陈南梁没有完全放弃。经编技术毕竟还能织造其它产品,陈南梁经常去看有外国企业参加的展会,把各种经编产品研究透彻,其中包括用玻璃纤维经编而成的风力发电机叶片,又大又轻又强,可抗扭力破坏。为了把风叶编织技术学到手,他又到德国凯撒斯劳滕大学定向交流。那里拥有欧洲最好的试验设施,包括2000吨级压机。陈南梁意识到,国内经编要产业化,不能不先引进纺机设备,消化吸收再创新。经欧盟批准,通过产学研合作,首台经编机落户常州。此举让国内风机尺寸大长,功率从0.6兆瓦扩容到1.5兆瓦,如今正向2兆瓦进发。而数年之后,这类经编机也已实现国产。

身边人倒在车间  
    “大风车”随风飞转、坚韧耐久,陈南梁终于创造出一件完全不同于布料的增强型纺织品,这也让航天人找上门来。    
    一入“门”才知道,空间站系统属于低轨道航天器,与地球虽近,但空间环境不好,不仅太空垃圾多,还充斥着“原子氧”,使铝合金等金属材料极易氧化报废。而航天器大量配备的太阳能电池帆板,正是铝合金制成的。用不会被氧化的玻璃纤维,经编“能源之翼”,能否替代兼具轻量和强度的铝合金帆板?高品质玻璃纤维如棉纱般柔顺,直径必须达到5微米,约常规产品四分之一粗细。这一级别的产品国外虽有,但绝不出口。    
    航天任务如山,3月之内要交出小样。那3个月正是全年最热的3个月,陈南梁等五六个人整天泡在常州工厂里。出于多年来经编风机叶片积攒下的合作关系,工厂的车间就为陈南梁开过夜,直到凌晨两三点。    
    那是一段最痛苦又最亢奋的日子,陈南梁根本不想睡觉,也一点觉不到累。俗话说“给多少料、织多少布”,可纺机刚一开动,往往最初的几十米是废布。而这种航天用的玻璃纤维是如此稀缺,几乎把陈南梁团队逼上绝路。经历了为期3个月的种种失败,甚至身边的博士生倒在没有空调的车间直冒冷汗。可陈南梁硬是撑到了最后的成功——获得合格样品的那一天,他没有睡着,第二天才发现自己早已体力透支。    

    “天宫”终于有了新“翅膀”,这种经编网格刚中带柔,形成中空结构,不仅散热性能好,而且可以双面发电。陈南梁自豪地说,天宫一号解决了光电供能和长期留轨问题,相比2年设计寿命,可大大延迟“退休”。   
    在这次“太空纺织革命”中,陈南梁及其合作者自主设计和制造了特种经编机,3年攻关期间取得七八项发明专利。基于这套研发系统,陈南梁刚刚向航天系统交付金属细丝经编而成的卫星天线,其直径可达32米,远远大于卫星本身。比起铝合金制成的锅盖形小天线,它轻巧结实,信号反射面积和效率大增。    
    “如今才发现,这个航天产品的经编世界似乎是无限的,还可以做出很多东西来。”从自己手中“编造”出全新事物,年届半百的陈南梁比以往任何时候更接近大学时的梦想。

(来源:解放日报2013年12月15日02-要闻 记者:徐瑞哲 通讯员:邱登梅 段然)
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[SMG东广新闻]东华大学陈南梁教授研制太阳能帆板新材料

    “嫦娥3号”探测器成功接受落月考验,我国航天事业发展下一个值得期待的关注点将是“天宫二号”的发射,这一系列辉煌成果的取得离不开科研人员的艰辛探索,记者今天从东华大学了解到,由东华大学陈南梁教授领衔团队开发研制的半刚性电池基板玻璃纤维网格将继续在“天宫二号”的能源动力系统中发挥重要作用,下面我们连线东广记者刘康霞。

    主持人:刘康霞,你好!半刚性电池基板玻璃纤维网格这个名字很长,听起来也非常专业,能不能给大家解释一下,这个是做什么用的?

    刘康霞:好的,由陈南梁教授带领的科研团队研制出的半刚性电池基板玻璃纤维网格,是一种以玻璃纤维为原料,采用经编工艺生产的一种高密度、高品质的织物网格,已经应用于“天宫一号”的电池帆板,让太阳能电池帆板覆着在这个网格上,在太空遨游。和以往高轨卫星不同,“天宫一号”是在空间站低轨的环境当中飞行,该空间原子氧的含量非常丰富,对电池覆着材料的抗氧化性提出要求,所以选择了玻璃纤维这种材料。为了实现这种经编织物材料,陈南梁教授带领团队经过了五年多的科研攻关,最终研制出玻璃纤维网格,成功让电池帆板减重,让“天宫一号”飞的更加轻盈。目前,陈南梁教授带领团队正在继续开展高性能纺织材料的研发,相关研究成果将应用于高性能卫星的大型天线,“天宫二号”的太阳能帆板以及未来货运飞船的太阳能帆板等一系列工程当中。成功的背后是艰辛的付出,从玻璃纤维经编工艺的研发到织造设备的制造,整个科研团队在攻关的过程中,几乎随处都能听到第一个吃螃蟹的故事。例如原材料开发,我们提到玻璃,就会想到非常脆、非常硬,它在强度、延伸度和柔软度方面怎么能够达到航天航空用材料的要求呢?经过不断研发,并与南京玻璃纤维研究院强强联手,研制出不仅是强度非常高,还具有高柔软性的特种玻璃纤维。这种玻璃纤维非常细,保证了航天事业的高品质。最关键的是,研发出了适用这种特种玻璃纤维的整经工艺,设计制造出我国首台航天特种玻璃纤维制造经编机。陈南梁教授告诉记者,“天宫二号”的电池帆板和“天宫一号”都是网格形状,之所以这样做,一方面是有效帮助电池帆板减轻重量,让整个飞行器更加轻;另一方面,网格状的电池帆板的正反两面都可以发电,发电量也比以往提高了15%以上。

    主持人:听起来真的是非常神奇,我们向所有科研工作者表达我们的敬意,谢谢!

(来源:东广新闻 2013年12月15日 记者:刘康霞 通讯员:邱登梅 段然)
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[东方网]东华大学教授陈南梁:为“天宫”编织“翅膀”

    东方网12月17日报道:很多人都知道大名鼎鼎的天宫一号,而它的继任者天宫二号也将开始搭建中国人的空间站。可你一定不知道,天宫的“翅膀”——太阳能电池板材都是上海的一位纺织专家亲手编织的,这位为“天宫”编织“翅膀”的人就是来自东华大学的陈南梁教授。

    陈南梁是标准的“60后”上海人,理工成绩好,曾经的梦想是做医生。可考大学时,父母因为怕他毕业分配到外地工作,并没满足他的专业志愿。就这样,陈南梁考进了东华大学前身——华东纺织工学院的针织专业。他坦言,入学时根本不知道“针织”是搞什么的。第一学期,陈南梁有些自我放弃,觉得读书很没劲。直到他接触到物理学、机械原理等课程的名教授,并了解到纺织不是只有服装、床上用品、窗帘地毯等,比如人造血管就是医用纺织品。陈南梁突然发现,自己所学专业与理想追求的最接近之处。他开始卖力学习,搞起科研,不曾回头。

    在科研的过程中,陈南梁发现纺织通常是经线、纬线十字交叉,而“经编”则是在45度甚至20度等方向上再编一路线,这样的结构更为“刚柔并济”。他也在国外交流学习的过程中发现,国内纺织机械基础薄弱,纤维材料也缺乏,“经编”虽有技术却无用武之地。但陈南梁没有完全放弃,他经常跑去外国企业来沪参加的展会,把各种经编产品研究透彻。为了把风叶编织技术学到手,他还到德国凯撒斯劳滕大学定向交流。

    终于,陈南梁创造出一件完全不同于布料的增强型纺织品,这也让航天人找上门来。而陈南梁一入“门”才知道,空间站系统属于低轨道航天器,与地球虽近,但空间环境不好,不仅太空垃圾多,还充斥着“原子氧”,铝合金等金属材料极易氧化报废。而航天器大量配备的太阳能电池帆板,正是铝合金制成的。用不会被氧化的玻璃纤维,经编“太空能源之翼”,能否替代兼具轻量和强度的铝合金帆板?高品质玻璃纤维如棉纱般柔顺,直径必须达到5微米,约常规产品四分之一粗细。这一级别的产品国外虽有,但绝不出口。

    航天任务如山,3月之内要交出小样。那3个月正是全年最热的3个月,陈南梁等五六个人整天泡在常州工厂里。那是一段最痛苦又最亢奋的时间,陈南梁根本不想睡觉,也一点觉不到累。俗话说“给多少料,织多少布”,可纺机刚一开动,往往最初的几十米是废布。但这种航天用的玻璃纤维是如此稀缺,几乎把陈南梁团队逼上绝路。经历了为期3个月的种种失败,甚至身边的博士生倒在没有空调的车间直冒冷汗。可陈南梁硬是挺到了最后的成功——获得合格样品的那一天,他没有睡着,第二天才发现自己早已透支。

    三个月的奋斗让“天宫”终于有了新“翅膀”,这种经编网格刚中带柔,形成中空结构,不仅散热性能好,而且可以双面发电,除了向阳一面的阳光发电,背阳一面也能利用地球反光发电。陈南梁自豪地说,天宫一号解决了光电供能和长期留轨问题,相比2年设计寿命,可大大延迟“退休”。在这次“太空纺织革命”中,陈南梁及其合作者自主设计和制造了特种经编机,3年攻关期间取得七八项发明专利。基于这套研发系统,陈南梁刚刚向航天系统交付金属细丝经编而成的卫星天线,其直径可达32米,远远大于卫星本身。比起铝合金制成的锅盖形小天线,它轻巧结实,信号反射面积和效率大增。

    “如今才发现,这个航天产品的经编世界似乎是无限的,还可以做出很多东西来。”从自己手中“编造”出全新事物,年届半百的陈南梁发现此时,自己比以往任何时候更接近大学时的梦想。

    据悉,最近陈南梁还用镀金金属丝编结出我国首款星载网状天线,明年也将伴随高性能通信卫星上天。

(来源:东方网2013年12月17日 记者:鲁琳 通讯员:邱登梅 段然)
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[东方卫视]教育点亮梦想——2013年上海市庆祝教师节主题活动(摘录)



    鹰击长空,需要翅膀,东华大学陈南梁教授领衔的纺织新材料创新团队是给天宫一号装上翅膀的人。为给天宫一号两侧的电池帆板打造完美的附着载体,他们将各种玻璃抽成丝,以创新的原料、技术和设备编织出一双轻盈的翅膀,助推天宫一号遨游太空。

    主持人:我身边的这位就是陈南梁教授,太佩服您的大胆创新了,因为您的这项工作在绝大多数人看来,几乎是不能够完成的任务,您当时在完成这个零的突破的时候,内心没有恐慌吗?万一失败了怎么办?

    陈南梁:确实有过担心,因为刚接受任务的时候,所有的材料、编织技术以及装备都是处于国际封锁、国内空白的状态,系列化研究确实花费了我们很多的精力。但是祖国的重大急需,是我们的责任,所以任何困难我们都要克服,让不可能成为现实,让世界刮目相看。

    主持人:让世界刮目相看,这就是最大的原动力。而且我知道陈教授和他的团队接下来马上就要投入到天宫二号新型货运飞船和未来火星探测的项目工作当中,也预祝你们取得新的辉煌。

 

 

 

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