การประยุกต์ใช้ PTFE ในสนามบินและอวกาศ

Polytetrafluoroethylene (PTFE)รู้จักกันในนาม "กษัตริย์พลาสติก" ได้ส่องแสงในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศด้วยคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์

PTFE： วัสดุที่เหมาะสำหรับการพิชิตสภาพแวดล้อมของพื้นที่

PTFE มีความเสถียรทางเคมีที่ยอดเยี่ยมและสามารถต้านทานการกัดกร่อนของกรดที่แข็งแรงฐานที่แข็งแกร่งและตัวทำละลายอินทรีย์ ในสภาพแวดล้อมของอวกาศยานอวกาศอาจพบกับสารเคมีที่ไม่รู้จักต่าง ๆ และลักษณะของ PTFE ทำให้มั่นใจได้ถึงความน่าเชื่อถือในระยะยาวของวัสดุ พลังงานพันธะฟลูออรีนคาร์บอนในโครงสร้างโมเลกุลของมันสูงถึง 485 kJ/mol ซึ่งเป็นหนึ่งในพันธะเดี่ยวที่แข็งแกร่งที่สุดที่รู้จักทำให้วัสดุที่มีความเฉื่อยทางเคมีสูงมาก

ในแง่ของประสิทธิภาพความร้อน PTFE มีช่วงอุณหภูมิที่กว้างสำหรับการใช้งานรักษาเสถียรภาพจาก -268 ℃ถึง 260 ℃ ลักษณะนี้ช่วยให้สามารถปรับให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่รุนแรงในสภาพแวดล้อมของอวกาศ ตัวอย่างเช่นบนพื้นผิวของดวงจันทร์ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างกลางวันและกลางคืนสามารถถึง 300 ℃ในขณะที่ PTFE ยังสามารถรักษาคุณสมบัติเชิงกลและความเสถียรของมิติ

ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของ PTFE ต่ำมากเพียง 0.04 ซึ่งต่ำที่สุดในหมู่วัสดุที่เป็นของแข็งที่รู้จัก ลักษณะนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในส่วนที่เคลื่อนไหวของยานอวกาศเนื่องจากสามารถลดการสึกหรอและยืดอายุการใช้งานได้อย่างมีนัยสำคัญ ในเวลาเดียวกัน PTFE ยังมีประสิทธิภาพของฉนวนไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยมด้วยความต้านทานปริมาตรสูงถึง 1018 Ω·ซม. ซึ่งสามารถป้องกันการสะสมไฟฟ้าแบบคงที่และป้องกันอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่แม่นยำ

แอปพลิเคชันสำคัญของPTFE ในการบินและอวกาศ

ฟิล์ม PTFE ใช้กันอย่างแพร่หลายในการเคลือบควบคุมความร้อนและวัสดุฉนวนในระบบควบคุมความร้อน พื้นผิวด้านนอกของสถานีอวกาศนานาชาติถูกเคลือบด้วยการเคลือบควบคุมความร้อนแบบ PTFE สีขาวซึ่งสามารถสะท้อนถึงการแผ่รังสีแสงอาทิตย์มากกว่า 90% และรักษาอุณหภูมิห้องโดยสารที่มั่นคง การใช้วัสดุนี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการจัดการความร้อนของสถานีอวกาศอย่างมีนัยสำคัญ

ในสาขาการปิดผนึก PTFE ซีลมีบทบาทสำคัญในระบบขับเคลื่อน ซีลวาล์วเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์จรวดทำจากวัสดุ PTFE ซึ่งสามารถรักษาประสิทธิภาพการปิดผนึกที่เชื่อถือได้ภายใต้อุณหภูมิและความดันที่รุนแรง ตามสถิติเครื่องยนต์จรวดที่ใช้ซีล PTFE ได้ปรับปรุงความน่าเชื่อถือของการปิดผนึกมากกว่า 30%

ในแง่ของฉนวนสายเคเบิลชั้นฉนวน PTFE สามารถทนต่อการแผ่รังสีที่แข็งแกร่งและการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิในสภาพแวดล้อมของอวกาศ ระบบสายเคเบิลของ MARS Probe Curiosity ใช้วัสดุฉนวน PTFE เพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานที่เชื่อถือได้ของโพรบในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงบนพื้นผิวของดาวอังคาร

นวัตกรรมและการพัฒนาในแอปพลิเคชัน PTFE

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมามีการพัฒนาอย่างมีนัยสำคัญในเทคโนโลยีวัสดุคอมโพสิต PTFE ด้วยการเพิ่มวัสดุเสริมแรงเช่นคาร์บอนไฟเบอร์และเส้นใยแก้วคุณสมบัติเชิงกลของ PTFE จะดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ความต้านทานการสึกหรอของวัสดุคอมโพสิต PTFE ใหม่ได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้น 5-8 ครั้งและโอกาสในการใช้งานในชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ของยานอวกาศนั้นกว้าง

ในแง่ของเทคโนโลยีการปรับเปลี่ยนพื้นผิวพลังงานพื้นผิวของ PTFE ได้รับการปรับปรุงและประสิทธิภาพการทำงานของกาวได้รับการปรับปรุงผ่านการรักษาด้วยพลาสมาการปลูกถ่ายอวัยวะทางเคมีและวิธีการอื่น ๆ เทคโนโลยีนี้ช่วยให้ PTFE สามารถรวมเข้ากับวัสดุอื่น ๆ ได้ดีขึ้นขยายช่วงการใช้งานในโครงสร้างยานอวกาศ

การแนะนำเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงการปฏิวัติการประมวลผล PTFE- ด้วยการใช้เทคโนโลยีการเผาเลเซอร์แบบเลือกสามารถสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วของชิ้นส่วน PTFE ที่มีรูปร่างที่ซับซ้อน เทคโนโลยีนี้ประสบความสำเร็จในการผลิตวงเล็บเสาอากาศดาวเทียมลดวงจรการผลิต 60%

การประยุกต์ใช้วัสดุ PTFE ในเขตการบินและอวกาศยังคงขยายตัว ด้วยความก้าวหน้าของวิทยาศาสตร์วัสดุประสิทธิภาพของ PTFE จะได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติมโดยให้การรับประกันที่เชื่อถือได้มากขึ้นสำหรับการสำรวจพื้นที่ของมนุษย์ จากโลกสู่อวกาศลึก PTFE จะยังคงปกป้องความฝันในอวกาศของมนุษยชาติและเป็นสักขีพยานในการสำรวจอวกาศอีกครั้ง ในอนาคต 'กษัตริย์พลาสติก' นี้จะมีบทบาทสำคัญมากขึ้นในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศขับเคลื่อนอุตสาหกรรมการบินและอวกาศของมนุษย์ไปสู่ความสูงใหม่