中國網/中國發展門戶網訊 2020年7月23日, “天問一號”火星探測器成功發射，并于2021年5月15日成功在火星著陸。5月22日，“祝融號”火星車已安全駛離著陸平臺，到達火星表面，開始巡視探測。 為應對火星表面苛刻環境考驗和滿足探測需求，此次火星車關鍵結構中許多部件由中科院金屬所研制的新型復合材料制成。

據了解，由于火星表面服役工況極其嚴苛、復雜，火星車對材料提出了極高的要求。首先，輕量化指標極高，重量以克為單位計算；其次，材料必須耐磨，要滿足長距離地面行駛要求；材料還要高強且各向同性，滿足載重需求；同時必須具備高塑性，避免因劇烈碰撞、刺穿等突發狀況導致失效。由于這些要求，傳統的金屬材料難以滿足，必須研制高性能的新型復合材料。

中科院金屬所在2015年接到該任務開展研發。研究員馬宗義表示，由于這是我國首個火星車研制任務，加之國外技術封鎖，此次火星車所使用的新型材料選擇幾乎毫無經驗。在時間緊、任務重的情況下，研究人員以“啃硬骨頭”的作風，僅用三個月時間就實現了材料成分設計、大尺寸坯錠制備與可控塑性變形加工的技術突破，開發出高強韌性的新型鋁基碳化硅復合材料。其中，如何通過調控碳化硅的添加量和優化基體合金的成分來平衡復合材料的強度、耐磨性和塑韌性，是滿足工程需求的關鍵。研究人員經過了不斷改進與研發，最終制備的材料的耐磨性是鋁合金的幾十倍，但加工成零件的重量比鋁合金還輕。這一結果給了火星車設計、制造人員以極大信心。憑借這樣的性能，新型材料順利通過在環境模擬實驗階段的嚴苛考核，相關技術方案取得高度認可，最終得以應用在火星車的結構、機構和儀器等幾十種零部件“筋骨結構”中，使火星車成為我國使用鋁基復合材料占比最大的航天器。

新型材料研制成功的背后，是我國金屬基復合材料國產化的不懈探索。據悉，我國金屬基復合材料研發起步較晚，面臨組織性能難控、制備與加工困難等世界性難題，長期處于技術進展緩慢、需求牽引不足兩者相互制約的困境。中科院金屬所馬宗義研究團隊是國內最早開展金屬基復合材料研究的團隊之一。近年來，團隊先后突破了多項關鍵技術瓶頸，制備出大尺寸坯錠，提高了材料塑性成形能力。經過長期積累，金屬基復合材料成果已獲得國家發明專利授權30余項，成功實現批量化應用。目前中科院金屬所已發展成為國內金屬基復合材料領域重要的研發與產業化基地，年產量近百噸。

此次新型材料在火星車上的應用，是我國材料研發領域的一件大事。中科院金屬所研究人員介紹，未來，我國在深空探測、大飛機、通用航空、核電自主化、軌道交通等領域對金屬基復合材料還存在大量需求，中科院金屬所還將開展研究，力圖攻克復合材料的高強韌性設計、組織性能模擬、界面精細結構調控等國際上面臨的共性難題。