它轻似鸿毛，却能极速散导热能；它形似焦炭，却可作武器装备的“热控铠甲”。这就是特种多孔炭复合材料，一种集耐高温、耐腐蚀、消音、导电、导热等功能于一身的特殊材料。长期以来，该材料相关产品及设备对华出口受到严格限制。

越是封锁，越要突围！

5月11日，天舟十号货运飞船点火升空。由军事科学院防化研究院某材料创新团队最新研制的系列特种多孔炭材料，作为这趟“太空快递”的特殊“乘客”，一同奔赴苍穹。它们将在太空极端环境中接受长达数月的暴露实验。

“从原理构思到批量生产，我们走了20多年。”团队负责人厉言恺研究员日前接受科技日报记者采访时说，“大家心里都憋着一股劲——这种材料如果能在自己手中做出来，我国武器装备性能就能向前跨一步。再难，也值！”

制造反应釜

“制造特种多孔炭的原理并不难，把粉末状的原材料送进反应釜，在高温高压下‘蒸’成固体材料即可，好似蒸馒头一样。难点在于如何获得结构均一、性能可控的高成品率材料。”厉言恺介绍。

时间回到2000年，研究生刚毕业的厉言恺全身心投入特种多孔炭研发中。当时，全球仅美国拥有一台大型高温高压反应釜，可一次成型大尺寸特种多孔炭坯料。这种反应釜及其设计参数都被严密封锁，我国根本无法获得。

“买不到，那就自己造！”厉言恺带着刚刚组建的团队立下军令状。他们大胆提出耐高温高压的大容积卧式反应釜技术方案，基于传统小型反应釜进行创新和放大。

“不是简单地加大设备尺寸就行。想要真正落地，需要处理的细节多如牛毛。”厉言恺告诉记者。

一次例行试验时，科研助理发现刚刚造好的反应釜接线柱处漏气喷出白烟。团队立即排查，几名骨干冒着风险钻进设备腔体探查。原因很快查明：接线柱从特种钢釜体外部贯入内部，既要保证绝缘密封，又要耐受腔体高温环境，而当时使用的材料耐温性能不足，极易引发线路短路。

几年里，他们前后更换了十几种密封材料，四处搜集资料、走访专家，冒着触电风险来回调整接线柱内部布局，效果却始终不尽如人意。

科研人员在检修设备。

症结究竟在哪儿？团队决定从最基础的电路系统入手重新排查。经过一番探究，他们发现电路系统与高温高压环境的适配性，同样是影响绝缘密封的关键因素。原有结构设计基于中低温和低压工况，而反应釜工作时，内部升降温过程中压力呈脉冲式负压，导致密封面反复“呼吸”漏气。找准症结后，他们重新设计接线柱结构和密封件组合方式，既杜绝了漏气故障，又让反应釜的耐用性得到大幅提升。

然而，后续考验又接踵而至：微量高温水蒸气腐蚀零件、表面积碳导致炉丝熔断、托盘位置偏移引发性能波动……攻关路上，一滴水珠、一粒杂质都可能成为致命隐患，容不得半点疏忽。试车前的最后调试阶段，团队连续10多天昼夜驻守在厂房内，一点点打磨细节、一遍遍验证工艺。

2016年，凝聚无数心血，可一次成型大尺寸坯料的高压反应釜试制成功。这一设备的诞生，填补了国内该类型设备的制造空白，也彻底打破了国外封锁。

调节“均匀度”

有了反应釜，不等于能做出好材料。团队很快发现，他们制备的材料很容易出现开裂、泡孔缺陷多等现象，项目攻坚又一次陷入僵局。

大家反复查找原因后发现，特种多孔炭发泡成型过程中，反应釜内各区域温度差异显著，热量自然向上聚集，导致坯料的上部和下部发泡“均匀度”不一致，轻则密度不均，重则整炉报废。

科研人员在分析样品开裂情况。

反应釜内温度差是一个世界性难题，团队试图借鉴一些国外工业反应釜的做法，例如在釜内增设高温风扇。“但大家很快发现，在高温高压环境下新增设备，极易导致反应釜故障率直线上升，甚至可能损坏整个设备。”团队成员宫乐说。

对于追求高可靠性的军用设备而言，这种“请外援”的方式显然不可接受。

“仔细考量后，我们决定从基础数据中找规律。”宫乐介绍，团队翻出研究期间积累的上万组原始数据，包括起始与终止发泡温度、气泡孔打开温度、挥发分含量对温度场的影响……然后，对比开裂材料的裂口方向、深度，演算调整导热管位置。同时，紧盯相关学科最新研究成果，结合自身数据反推关键工艺逻辑。

“数据越积越多，思路却越走越窄。”宫乐感慨道，“传统热控路径似乎已走到尽头，我们依然没有找到解决方案。”

就在大家一筹莫展之际，转机竟来自厨房。一天，团队成员良洁在家中做饭时，出神地看着锅上笼屉冒出的热气，脑海中突然闪现一个念头——是否可以不用“消灭”温差，而是让温差为我所用？他急忙叫来家人照看蒸笼，跑回实验室和大家分享这一思路。

经过集体验证推理，并结合前期研究积累，团队独创出“六层批次同步进料发泡成型工艺”，通过精细化发泡温度和压力参数控制，突破了典型静态环境中上下温度差对发泡成型工艺的制约。

结果令人振奋。新工艺投入应用后，特种多孔炭发泡均匀，成品率100%，产能提升至300升，且批次之间密度、性能、孔径差异控制在极窄范围。团队趁热打铁，进一步完善材料制备工艺规范、检测规范等质量文件，同时制定了4项军用标准，覆盖从原料质量控制到特种多孔炭材料试验方法等全工艺流程。

化解“融入难”

真正的突围不是单点突破，而是系统性跨越。

特种多孔炭研制成功后，团队决定更进一步，将吸热的相变材料融入多孔炭的孔洞中，打造兼具导热与吸热功能的新型复合材料。“这样，我们就能更好、更快地实现对武器系统的热控，有效提升其打击效率和战场突防水平。”团队成员杨一剑说。

但是，让相变材料与特种多孔炭“水乳交融”，并非易事。

“传统工程领域多采用抽真空法，先把填充材料加热熔化，再‘灌’进孔洞。”杨一剑介绍，可对于多孔炭而言，在实际操作中，外层的相变材料往往过早凝固，像结了一层“硬壳”，把其余熔液挡在外面，内部难以充分填充，导致整体填充率偏低。

“就像往海绵里灌蜂蜜，表面糊住了，里面还是干的。”杨一剑打比方道，无论大家怎么试，填充率就是上不来。

“实验室里找不着答案，那就去车间里找。”彼时，厉言恺带着新入职的博士符建彬背起样品，奔向全国各地，到处“取经”。

“前前后后跑了30多家单位，调研笔记写了厚厚两大本。”符建彬回忆，每到一处，他们不是坐在会议室内听报告，而是直接钻进车间，看生产线上工人加压设备怎么“控”，不同黏度浆料怎么往多孔基体里“喂”。

一次次碰壁，一次次推翻重来，团队把所有调研来的工艺信息分类整理，对比不同压力区间、不同浸渍方式、不同升压曲线下的填充效果，想方设法提高填充率。“那段时间，大家吃饭时都在争论温度、气压、流体动压等各个参数之间的匹配方案，就这样一步步探索出‘真空浸渍复合加压工艺’。”杨一剑至今记忆犹新。

科研人员在制备测试样品。

随后，团队连续开展了数周的充填试验。检测结果显示，新工艺的填充率高达99%以上。“那一刻我们知道终于成了，几个月的煎熬与坚持都值了。”符建彬感慨道。

今天，基于特种多孔炭的新型复合材料已成功应用至新域新质武器领域。前不久，该材料在中国技术交易所完成科技成果挂牌交易，支持特种需求定制化开发。

“材料强，则国器强。下一步，我们将进一步推进特种多孔炭复合材料成果转化，并开辟煤基特种多孔炭材料相关研究，为支撑强军胜战贡献力量。”提及未来，厉言恺目光坚定。

来源：科技日报