5月15日7时18分，天问一号探测器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，我国首次火星探测任务着陆火星取得成功。
火星探测难度重重，如何应对极热和极寒便是难题之一。由于火星表面温度最低可达零下123℃，天问一号探测器如何适应极寒气候？天问一号在火星着陆阶段时，发动机产生的温度高达上千度，如何应对极热，保证探测器电子元器件正常工作？中国航天科工集团三院306所（下称306所）自主研发的新型隔热保温材料——纳米气凝胶材料起到了关键作用。该所气凝胶材料相关技术成果曾获得国家科技进步奖、国防技术发明奖和中国专利金奖。
图为技术人员正在展示气凝胶材料 冯飞摄
306所副所长张昊在接受中国知识产权报记者采访时介绍，天问一号探测器一共应用了两种气凝胶材料，分别用于应对极热和极寒。极热考验出现在火星着陆阶段，天问一号着陆时，发动机产生的热量使周围的温度达到1000℃以上，隔热组件能够阻隔高温，仅用10毫米左右厚度的材料就能够使材料身后的温度降至可接受的范围，就像消防员穿上了“防火服”。极寒考验出现在火星巡视阶段，通过在火星车表面铺设大面积的气凝胶板，能够确保火星车在零下130℃的环境中正常工作。
据介绍，纳米气凝胶材料是一种具有纳米孔隙结构的高性能隔热材料，独特的三维立体网络结构使其具备了密度轻、导热低等良好特性，因而被广泛应用于航天领域。
“为了满足我国‘天问一号’火星探测任务对气凝胶材料超低密度以及超强隔热性能的要求，306所率先开展技术攻关，尝试了上百种配方，将几十个工艺化整为零，确保‘天问一号’上用到的两种气凝胶材料顺利通过物理特性、力学性能、隔热性能和空间耐候性能等四大类验证试验，终于让我们的材料如期赶上了开往火星的‘航班’。”张昊在接受本报记者采访时表示，经过前期的基础研究，技术团队已掌握了气凝胶结构可控制备和工程应用的全套技术，并开展了专利布局，相关研究成果先后获得多个奖项。
“在纳米气凝胶材料研发初期，团队人员围绕微观结构设计、反应原理等方面进行了大量文献检索，探索出可行的工艺方案，并围绕前驱体涉及、制备工艺流程及应用等方面开展有效专利布局，保护创新成果。”306所第五技术部预研组组长张恩爽向本报记者介绍，截至目前，306所在气凝胶相关领域累计提交245件专利申请，其中有50余件获得授权。2018年，一项纳米气凝胶材料专利技术获得中国专利金奖。
图为技术人员展示气凝胶材料优异的隔热性能 冯飞摄
近年来，306所持续深耕气凝胶材料技术研发和应用研究，开发出中温型、高温型等多个系列气凝胶产品，广泛应用于航天、新能源汽车、建筑节能等国防和民用领域，年均直接经济效益超过2亿元，实现了航天技术成果向民用领域的有效转化。
据了解，306所作为航天科工集团特种材料及工艺技术研究中心，承担了航天科工新材料、新工艺、新技术的发展战略规划和工艺技术研究，并通过发布《知识产权管理办法》《科技成果转移转化管理办法》等文件，进一步规范知识产权管理工作，推动航天特种材料技术产业化、市场化发展，提升自身核心竞争力。（本报记者 冯飞 实习记者 薛佩雯 通讯员 田少星）
（编辑：白逸群 实习编辑：田伊慧）
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