中国粉体网讯 7月9日，由中国粉体网主办的“2024高端研磨抛光材料技术大会”在河南郑州成功召开。会议期间，我们邀请到多位专家学者、企业家代表做客“对话”栏目，围绕高端研磨抛光材料的技术与应用现状及发展方向进行了访谈交流。本期，我们分享的是中国科学院长春光学精密机械与物理研究所研究员王孝坤的专访。
中国粉体网：王研究员，您好，请问与传统材料相比，碳化硅作为空间反射镜材料具有哪些优点？
王研究员：碳化硅材料它的优势是很多的，主要有两点。第一个我们叫比刚度，什么叫比刚度呢？就是刚度比上密度，刚度越大，密度越小，它的两个值一比，越大说明这个材料的比刚度越高。第二个是热稳定性，热稳定性的定义是什么呢？就是它的热导率比上它的线胀系数。热导率越大，线胀系数越小，这个材料的热稳定性越好。
跟传统的玻璃和金属等材料相比，碳化硅材料的比刚度和热稳定性，它的优势非常明显。所以我们可以说碳化硅是空间反射镜的首选材料。
中国粉体网：王研究员，碳化硅材料在制作反射镜的过程中存在哪些加工难点？应该怎么解决？
王研究员：大家都知道，碳化硅材料非常硬，硬度仅次于金刚石，所以在加工过程中难度非常大。再一个，镜坯烧结完以后，精度是非常粗糙的。所以我们需要采用很多加工方法，实现从毫米、微米再到纳米的跨越。比如说传统的数控研磨以及应力盘抛光、磁流变抛光、离子抛光等很多种加工方法。在加工过程，为了确保加工进度，每个阶段还要进行检测。检测的难度也是非常大的，因为只有检测得准，才能加工得准，所以我们也发明了很多检测手段，包括子孔径拼接、计算全息补偿，这都是我们需要对检测技术进行的攻关。
中国粉体网：王研究员，碳化硅反射镜的精密加工技术有哪些？
王研究员：碳化硅加工技术有很多阶段，每个阶段都有不同的技术，铣磨阶段采用铣磨机床，其实跟机械加工差不多，主要是粗加工。后面我们还需要研磨、粗抛光、精抛光，这些技术里面就分了很多种，比如CCOS（计算机控制光学表面成型技术）、应力盘抛光、气囊抛光，还有更高精度的磁流变抛光、离子束抛光，所以碳化硅的加工技术是多手段的组合加工技术。
中国粉体网：王研究员，您认为未来大口径碳化硅反射镜发展的技术趋势是怎样的？
王研究员：我觉得主要有四个方面。第一个是材料的超轻量化。我们上天发射的话，反射镜重量每增加一克，发射就增加一克黄金的代价。所以说反射镜要做的越来越轻，在轻量化方面我们还需要做很多工作，既要做得很轻，还要保证各项性能符合要求。
第二个是加工检测手段方面，原来我们追求加工检测手段标准化、自动化，现在我们要向智能化的方向发展。
第三个是多状态一致性。镜体是在地面上加工完成，但是到天上，在没有重力或者微重力状态下，镜体肯定发生变形，除了加工，有时候检测的状态也不一致，所以我们需要攻克多状态一致性的加工检测技术。
刚才我们说了反射镜受卫星包络的影响和加工检测能力的限制，不可能做到无限大，地基的反射镜现在最大的是玻璃的，能做到八米四。天上的话我们现在在突破四米。受到包络的限制，以后我们将采用分块拼接式加工。在地面上组装调整好，收起来，然后发射到天上像伞一样把它撑开。
但是这样的话就带来很多困难。因为反射镜是曲面的，如果是平面的话，展开就是平坦化的。但是我们这个曲面是一个非球面，它每一点的曲率都不一样，我们怎么保证加工过程当中的曲率一致性？我们不光要实现共焦，还要达到共相的精度，这是非常难的，还需要加强这方面的研究。
中国粉体网：王研究员，请问您团队在碳化硅反射镜的高精度制造方面取得了哪些成果？
王研究员：我们团队的成果主要围绕四个方面。第一个就是这个镜坯材料制备方面，国际上最大口径是一米五，我们现在制造的口径达到了四米，是目前世界上最大的尺寸。第二个是在加工检测方面，根据加工的各种方法，比如刚才我提到的离子束抛光、应力盘抛光，我们开发了多手段组合加工方法。在检测技术方面，我们开发了很多检测的技术和装备，包括我们这个子孔径拼接、计算全息补偿等，我们叫跨尺度的多方法组合检测技术。
第三个是镀膜改性方面。因为这么大的反射镜，我们需要改性镀膜。我们采用面朝上（Face Up）的形式，对镜体进行镀膜。四米大的镜子，膜层要控制在5%以内。在全波段的话，从紫外到红外可见，平均反射率要达到95%以上还是非常困难。
第四个的话就是在这个全链条的制造装备方面。从材料的加工、检测到镀膜，所有的装备都是我们自己研制的，也是自主可控的。相应地，我们获得了国家科技进步二等奖、技术发明二等奖，军队的、省部级的各种奖励几十项。
中国粉体网：感谢王研究员接受我们的采访！
（中国粉体网编辑整理/梧桐）
注：图片非商业用途，存在侵权请告知删除！
