金属材料以其优异性能在载人航天领域发挥着重要作用，但在极端复杂环境下易发生腐蚀，威胁着设备使用安全。而传统有机涂层只能起到被动防护作用，一旦涂层受损失效，将发生严重的局部腐蚀，且难以解决抗菌、阻燃、疏尘等难题，亟须研制具有高性能、多功能涂层材料，提高载人舱运行的可靠性。
由北京石油化工学院新材料与化工学院表层改性与先进功能材料器件团队与北京卫星制造厂有限公司联合研发的“适用于载人密封舱的防腐杀菌热控涂层技术”解决了这一系列难题，并获得中国腐蚀与防护学会科学技术奖一等奖。
据项目牵头人、北京石油化工学院新材料与化工学院副教授张优介绍，现阶段，我国远距离、长周期的深空探测、载人航天等任务面临的环境愈加复杂，对新一代载人航天器长寿命、轻量化制造带来新的挑战，亟须研制具有高性能、多功能涂层材料以提高载人舱运行可靠性。
在此背景下，项目组主要针对两大方向进行了技术攻关。一是载人舱内应用的抗菌、阻燃、环保、疏尘等多功能透明涂层。二是可在沿海高盐雾气候下应用的防腐涂层。
“空间站、载人登月等航天器密封舱都在海南发射，在航天器制造、运输及储存阶段将面临高温、高湿、高盐雾等气候，恶劣的海洋性腐蚀环境增加了载人舱段铝合金焊缝区域以及镁/镁锂合金等金属基材的腐蚀风险。另外，微生物会对空间站设备及材料造成严重腐蚀。除了满足防腐外，舱内涂层还需满足阻燃、抗菌、环保、透明等功能。”张优解释道。
对此，项目组分别研制出三种针对性极强的TAC系列功能涂层，以优化载人舱性能，提高使用寿命，保障人员安全。相比于传统被动防护涂层，这三种针对性极强的主动防护涂层，可自主感知环境变化实现自调节、自修复等特殊功能，以适应外界复杂环境变化，增强涂层的防护能力和使用寿命。该项目组研发的涂层已应用于空间站舱段、舱门、镁合金结构机箱和支架等全部需要防护的舱内结构件，以及新一代载人飞船框段等。
其中，TAC-01载人舱内长效防腐抗菌涂层，突破了人舱内长效防腐抗菌涂层载人舱内低挥发—透明—防腐抗菌多功能约束实现技术，解决了载人密封舱长寿命防腐抗菌难题；TAC-02镁合金舱内防腐热控涂层，突破了镁合金舱内应用表面超薄膜层防腐、高发射率协同控制技术，解决了涂层在空间高低温环境下韧性差、易开裂，在镁合金表面成膜性能差等难题；TAC-03月尘防护涂层，突破了月面极端环境的细粒径月尘高效被动清除技术，解决了涂层高月尘清除效能/高月面环境适应性协同、涂层可见光透过率/耐磨性能综合调控等难题，实现了涂层疏尘抑尘、低黏附、抗菌、强耐磨性和耐蚀性的长效结合。
2023年7月，该系列技术成果通过了由中国腐蚀与防护学会组织的科技成果评价。鉴定组一致认为，该系列技术解决了舱段级长效广谱抗菌、高效长寿命防腐—热控一体化、极端环境疏尘等难题，整体达到国际先进水平，特别是在防腐与抗菌技术方面处于国际领先水平。
截至目前，该系列技术已发表SCI论文20篇，申请专利16件，授权8件，为载人密封舱段轻量化设计和长寿命、高可靠应用提供了重要的技术支撑。