在航天界有这么一个隔热“神器”开拓它的是这么一个“神人”

从研究近千种配方到节制全套工艺参数，从试验莅临盆，驾驭这一神奇的材料须要“神功”。
张昊说：“统统都来自一招一式、踏踏实实的修炼。
”

科技之星：张昊

中国航天科工集团三院306所副所长，2019年“北京青年五四奖章”得到者。
这位“80后”自2007年参加事情起，一贯从事前辈热防护材料的研究，并取得一系列突出成果。
他开拓的二氧化硅气凝胶隔热材料成功运用于长征五号运载火箭、天舟一号货运飞船、嫦娥四号探测器，并运用于特种服装、新能源动力电池、工业保温等领域。

2002年张昊从中国科技大学保送到中国科学院化学所进行硕博连读。
在第一次班会上，班主任讲了很多，有一句话令张昊印象深刻，“你们现在每一个人都正走在通往这个国家主流社会的道路上，请你们一定要珍惜。
”

科技事情者要如何走向“主流社会”？多年后张昊才明白，这便是大家所说的做科研要“顶天立地”，既做前沿，又做根本；既要对接国家需求，又要“接地气”。
在初出茅庐时，张昊对此的理解便是：肯定是要干点儿“大事”。

2003年10月15日，杨利伟乘着我国研制的“神舟五号”飞船进入太空，环抱地球翱翔14圈。
“这便是大事儿！
”看直播的张昊和同学愉快地谈论。

2007年毕业时，中国航天科工集团三院306所来中科院招博士。
虽然招聘信息只是贴在布告板上的一张很不起眼的A4纸，但“航天特种材料及工艺技能研究所”这几个字一下子就吸引了张昊，“这看起来就像是干大事的地方。
”

就这样，张昊来到丰台区云岗“航天城”，成为一名航天人。

走完热热闹闹的入职流程，现实立时给张昊泼了一盆冷水。

由于学的是工程塑料专业，所里给他安排的科研方向是二氧化硅气凝胶隔热材料。

这个方向很新。
新到什么程度呢？气凝胶是材料界的一朵奇葩，其密度可以做到比空气还小，作为“天下上最轻的固体”还被列入了吉尼斯天下记录。
虽然它重量超轻，构造却非常稳定。
比如，经由分外方法合成的二氧化硅气凝胶最高能承受1100摄氏度的高温，在航天产品的热防护领域必不可少。
而此时的张昊，只是从资料上查到过它的性能参数，没有样品，更无从理解技能细节。

一边是国家航天发展的急迫需求，一边是现实中技能水平的巨大差距，张昊感想熏染到从未有过的压力。

“困难乃见才，不止将有得”。
张昊现买了各种玻璃器皿、天平等做实验的根本仪器，很长一段韶光里，他就在跟那些瓶瓶罐罐较劲儿。
后来，他干脆把午饭搬到了化学实验室，整天泡在实验室里做配方试验，晚上还常常背着条记本电脑，跑回曾经读书的化学所，查外文文献。

当一个航天新人不随意马虎，但起步的困难没有吓退张昊。
“谁都不是《阿拉蕾》里的IQ博士，灵机一动就有奇妙创造。
创新就像探索迷宫，绝大多数人都须要把那些去世胡同全部走过一遍，才能找到方向。
”张昊安慰自己。

为了研究气凝胶材料，张昊前后考试测验了近千种配方，各种试验数据记满了厚厚的几个本子。

2008年的一天，张昊在一篇文献中看到某种硅先驱体通过溶胶-凝聚反应可以得到性能精良的产物，便急速按照文献的路线去验证。
初步结果显示，性能果真有所提升。
但做了几次试验后，张昊觉得眼睛明显不适，后来发展到剧烈刺痛。
无法坚持的他被同事紧急送往医院，诊断结果为眼角膜灼伤。

原来，试验中某个身分化学反应的副产物挥发性强，且对眼角膜有侵害，虽然张昊戴了护目镜，但也挡不住无孔不入的有机蒸气。

在家安歇的日子里，张昊仍在脑海里整理自己的试验过程，并归纳出前几次试验新路线时能提升性能的几个可能的“组合”。

一周后眼睛轻微规复，张昊就跑回实验室验证他的想法。
果真！
采取更加安全的配方和反应环境，同样得到了性能精良的二氧化硅气凝胶。

一山放过一山拦。
试验成功的愉快并没坚持多久。

作为制备气凝胶的一个关键环节及核心技能之一，二氧化碳超临界干燥技能的研究也是困难重重。
“海内当时并没有能够成熟设计和生产二氧化碳超临界干燥设备的厂商，而国外设备动辄上千万元，让我们望而生畏。
”张昊刚来的时候，所里只有一台20L容积的实验室级设备。
要让新型热防护材料得到工程运用，仅有这个设备是完备不足的。
因此，节制全套工艺参数，并将工艺装备放大到工程量级，是困扰张昊及气凝胶研制团队的最大问题。

到车间去！
为了得到最详确的数据，张昊和团队成员决定到车间里做“蓝领”。

车间事情的磨炼，让张昊可以闇练地画出整套装备气路、冷水管路和热水管路的走向，能够画出每一个阀门、压力表、温度传感器的位置，拆阀门、换加热棒、换压力表，他都得心应手。
有一次，装备设计部门的一位设计师来找张昊沟通方案，他在车间里环视了一圈没看到想象中的张昊，问车间师傅：“你看到张博士了吗？”车间师傅抬手示意，“那个滚气瓶的不便是张昊。
”看到满头大汗的张昊，设计师连连感叹：“张博士，我还以为你是车间的年轻师傅呢，你一大博士还干这个？”张昊笑了笑说：“自己没干过，咋教别人啊！
否则您该对我们的材料不放心啦。
”

通过一点一滴的摸索和积累，车间的实验设备从20L扩大到160L，终极扩大到2008年时海内最大的1500L二氧化碳超临界干燥设备，这为实现气凝胶隔热材料的批量工程化生产打通了枢纽关头。

大型设备一开便是几天，而且是运转在一百多个大气压下的高压设备，既要担保运转安全，又要担保小试和中试的工艺流程和参数掌握能成功实现。
为此，张昊的手机24小时开机，那时他最怕的便是凌晨电话响起，由于肯定是设备出了非常状况。

从试验莅临盆，2010年气凝胶材料的研究迎来节点性进展。
但正如张昊所说，每一个试验成功的背后都能找出十多个失落败的考试测验。
这一次也是一样。

2010年初，张昊和同事们把精心研制的热防护层铺在舱体表里面，满怀期待地把精心准备的试验件送到北京航空航天算夜学实验室，做一个石英灯加热考察验证明验。

“那时候的心情就像参加完高考等着公布成绩，既期待又很发急。
”张昊说，试验韶光才过了一半，他们就听见“砰”的一声巨响，现场的石英灯管碎片洒了一地。
张昊的心情跌到谷底，团队遭遇“归零”——必须按照“定位准确、机理清楚、问题复现、方法有效、举一反三”的哀求完成整改。
单位的老同道听说后安慰他，“别怕，如果没有经历过‘归零’，就算不上真真正正的航天人。
”

张昊和同事们对试验件进行了排查和反复试验，很快定位了问题。
原来，热防护层中他们采取的一种固-固相变材料的根本试验验证做得不足充分，在极度环境下该材料会产生可燃挥发气体，在当时试验的密闭空间条件下，可燃气体发生了爆炸。

2010年底，张昊和团队带着试验件去了西安，这次的寻衅更大，接管测试的是个近6米长、铺设了热防护层的整套新装备。

当时试验条件并不算好。
厂房是为这次大型地面试验任务新盖的，由于韶光紧、任务重，厂房乃至都没有落成，只有柱子和房顶，墙壁只是用纤维布围起来的，四处透风。
张昊还记得，那年冬天西安格外的冷，厂房里放着两个用集装箱改造的“房间”，里边装了台空调，实在冻得弗成了大家就轮流去集装箱里取暖和。

试验开始，瞬间几米长的装备就被刺眼的白光包围，装备表面温度迅速升到几百摄氏度。
张昊牢牢盯着监视器上传回的传感器温度，装备热防护层内部的温度开始缓慢上升。
“为了确保试验的真实性，装备里装了一百多公斤的燃油，一旦热防护层失落效，燃油碰着高温的金属壳体，会产生不可想象的后果。
”张昊回顾，当时试验现场阁下停着消防车以防不测。

1300秒！
张昊从没以为20多分钟这么漫长，后边有几分钟他已经不敢去看缓缓上升的温度数据了，直到指挥员在大喇叭里喊“试验停滞”的口令，他才赶紧去看数据。
统统正常，热防护效果完备知足设计哀求！
这时，一个设计师过来给了张昊一个大大的拥抱，但是他并没有把稳到，张昊的眼里已满含泪水。

这次试验解释，材料过关了，为这类热防护材料的广泛运用奠定了主要根本。

在张昊和团队成员的努力下，成功的试验后来越来越多，他们的产品得以做事于国家多个重大工程和重点装备，实现了“可上九天揽月，可下五洋捉鳖”。
2016年完成“首秀”的长征五号运载火箭就离不开张昊团队供应的热防护材料的支持。

长征五号利用的发动机是大推力液体发动机，虽然力气大，但也让燃气管路饱受高温的磨练。
张昊说，如果发动机事情时燃气管路中产生的大量余热无法加以掌握，将有可能直接伤及周边电子设备，造成不可逆转的破坏。
为此，他和团队成员先后开展了材料隔热试验研究、成型工艺研究和工艺试验研究，终极研制出知足设计哀求的高性能纳米气凝胶构件，并顺利通过多次地面发动机试车验证。
这个被称作“隔热神器”的家伙，将管途经剩的热量限定在了管路内部，成功化解掉这一因事情温度影响火箭发动机的潜在危急。

这次成功给了张昊和团队成员莫大的鼓舞。

2017年4月20日，天舟一号货运飞船随长征七号运载火箭在文昌航天发射场发射升空。
传来，张昊团队纷纭在朋友圈里转发这一喜讯：“咱家材料又立功啦！
”这一次，306所研制的气凝胶隔热材料随天舟一号再次踏上太空之旅，其大显技艺的地方从长征五号的燃气管路变成了天舟一号的低温锁柜。

“低温锁柜被用于物资保存，对付隔热保温材料的性能有着极其严苛的指标哀求，既要绝热，又要轻薄，这是传统隔热材料不能实现的。
”接到研制任务后，张昊团队首先想到了现有比较成熟的气凝胶隔热材料，但经由测算，导热系数离性能指标还有很大差距，远不能知足运用哀求。

张昊决定将现有的气凝胶材料“真空化”。
经由多轮试验和验证，基于气凝胶材料的“真空绝热板”出身了。
它能有效避免空气对流引起的热通报，使其导热系数较原有的气凝胶材料大幅降落，隔热性能提高近一倍，同时又具备很好的隔气性和耐刺穿性。
就这样，气凝胶产品被制整天舟一号低温锁柜的保护“外衣”，随着天舟一号飞船遨游天涯。

十几年的试验积累和艰巨攻关，使得系列气凝胶材料产品的利用温域覆盖零下至零上上千摄氏度，还能做事于近空、深空、水下。
张昊和团队陆续得到了国家科技进步二等奖、国防科技进步一等奖、中国专利金奖等名誉。
对付这些，张昊只是淡然一笑，把成功归结于“运气”，“我只是刚好遇上了国家重大装备迅猛发展的机遇期，一些最新成果才能够迅速得到运用。
”

和张昊共事了9年的李文静却以为，这些造诣除了机遇造就，还由于航天人的执着，“航天产品的质量没有99分，不是100分，便是0分。
张昊跟我们这么说，也是带着我们这样做的。
”

近两年，张昊和团队正在努力将气凝胶这种新材料新技能从航空航天领域逐步拓展到建筑、石油、消防、服装、电子等民用领域。
“比如，新能源动力电池在极冷环境下的寿命是个问题，而且冬天一开暖气就耗电大，用热防护材料进行车体保温就很主要。
”张昊说，他们正在与一些高校、企业谈互助，利用气凝胶材料的精良性能，并在保持好的性能情形低落低本钱，让用户能够接管。

业余韶光张昊喜好看金庸小说，浩瀚武侠人物中他最喜好郭靖。
“由于他不是靠奇遇造诣了一身身手，而是靠一招一式逐步练出来的。
做科研也是一样，须要耐得住寂寞，一招一式地修炼，才能有些许建树。
”张昊说。

来源：北京日报

任珊

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