01 NASA简介

NASA为美国国家航空航天局的简称（英语：National Aeronautics and Space Administration），又称美国宇航局、美国太空总署，是美国联邦政府的一个行政性科研机构，负责制定、实施美国的太空计划，并开展航空科学暨太空科学的研究。NASA是目前世界上最权威的航空航天科研机构，与许多国内及国际上的科研机构分享其研究数据。

02 肯尼迪航天中心腐蚀实验室

美国航天局肯尼迪航天中心（KSC）腐蚀工程实验室是一个由人员、设备和设施组成的网络，为NASA和外部客户提供所有腐蚀领域的工程服务和技术创新。美国宇航局KSC腐蚀工程实验室由一个海滨大气腐蚀试验场、一个涂层应用设施和一个室内腐蚀实验室组成。此外，腐蚀工程实验室在更大的NASA工程局内工作，包括对涂层和材料进行化学和物理分析、无损评估（NDE）方法和诸如拉伸、冲击和振动等测试的其他能力。

防腐实验室外景

腐蚀工程实验室是一个多用户设施，服务于NASA中心、各种国防部和政府机构、私人公司和教育机构。KSC海滨大气暴露试验场在政府内部是独一无二的，这使得它成为NASA以外的客户可以利用的宝贵资源。

海滨大气暴露试验场

肯尼迪航天中心的发射设施位于大西洋1000英尺以内。海水中的盐与重型运载火箭的酸性火箭排放相结合，使防腐蚀成为当务之急。由于这些原因，KSC保持最先进的腐蚀防护能力。据记载，我们的大气腐蚀试验场比美国其他已知的试验场具有更高的大气腐蚀速率。

肯尼迪航天中心

NASA肯尼迪航天中心的腐蚀控制始于20世纪60年代，当时和现在都是用于美国宇航局发射结构和地面支持设备（Gse）的长期大气保护涂层的评估。KSC海滨大气腐蚀试验场成立于当时。该网站提供了超过50年的信息，长期性能的许多不同类型的材料。多年来，KSC的许多材料失效都归因于各种形式的腐蚀（大气腐蚀、应力腐蚀、点蚀腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、氢脆、腐蚀疲劳等）。材料测试和应用研究由腐蚀工程实验室的工程师和技术人员进行，以找出解决这些材料失效问题的方法

03 NASA研发的高科技涂层技术

1）抗腐蚀性粉末粒子

本技术来自于美国宇航局肯尼迪航天中心（KSC），该粉末颗粒技术将金属材料组合成一种均匀的颗粒，可用于防止钢筋在混凝土中的腐蚀。该粉末与液体环氧粘结剂同时喷洒在混凝土结构表面，以实现金属颜料的均匀分布，并对混凝土中的底层钢提供阴极保护。在钢筋混凝土外表面涂覆后，金属颗粒与嵌入钢筋表面之间形成电流。这种方法是有利的，因为涂层是通过刷或喷到混凝土的外部（而不是钢筋）在施工完成后（并根据需要再涂）。据美国宇航局称，它适用于停机坪、坡道和车库；公路和桥梁基础设施；混凝土墩、海上平台和其他海洋结构；冷却塔；管道；建筑物、地基和其他工程结构。

2）防腐液体涂层

美国宇航局肯尼迪航天中心还开发了一种可以防止嵌入混凝土中的钢筋腐蚀的液体涂层。这种涂料是由廉价的、商业上可用的成分制成的，很容易用刷子或喷雾剂涂在钢筋混凝土的外表面。它是一种无机的、镀锌的涂层，含有各种金属颗粒，包括镁、锌和/或铟，以及有助于保护过程的吸湿化合物。在钢筋混凝土外表面涂覆后，金属颗粒与嵌入钢筋表面之间形成电流。早期的涂层试验表明，该涂层符合NACE国际RP0290-90 100毫伏（MV）极化发展/衰减除极化标准，用于完全保护嵌入在混凝土中的钢筋。美国宇航局还证明，钢筋会发生负极化，这表明存在正电流，电位移动超过400 mV。与粉末颗粒技术一样，液体涂层是在施工完成后应用的。它通常可持久保护10年，这种涂料具有类似的潜在应用，从混凝土阳台和天花板，桥梁，码头，停车场，冷却塔和管道。

3）高性能聚酰亚胺粉末涂料

美国宇航局肯尼迪航天中心将熔点远低于传统绝缘聚酰亚胺的聚酰亚胺配制成具有良好热稳定性、耐化学性和电学性能的粉末涂料。这些涂层是以聚酰胺酸树脂为基础的，目前正在进行测试，在耐盐雾腐蚀方面取得了令人鼓舞的初步成果。NASA认为，它们在管道和其他基础设施、机械、暴露金属部件和汽车部件方面有潜在的应用。该机构正在寻找合作伙伴，在商业上开发这种涂层技术。

4）智能环保的涂层系统

美国宇航局肯尼迪航天中心的研究人员还开发了一种智能的、环保的涂层系统，可以在没有外部干预的情况下早期发现和抑制机械损坏的腐蚀和自愈。涂层的设计本身就是为了检测涂层基体中的腐蚀开始，并通过释放缓蚀剂和特殊配方的微胶囊和微粒来自动控制腐蚀。腐蚀的开始触发了指示和抑制腐蚀的化合物的释放。机械损坏的涂层触发释放成膜化合物，以修复损坏。NASA相信，多功能涂层系统将通过防止灾难性的腐蚀故障来降低维护成本和提高安全性。该技术有潜力用于桥梁和其他基础设施、汽车、船舶、飞机、管道和机械的防腐涂层。

5）防虫涂层

美国宇航局的兰利研究中心（LRC）

除了防止腐蚀外，防止昆虫粘附也是NASA面临的另一个持续挑战。昆虫在机翼前缘的积累是一个比人们可能意识到的更严重的问题。视大小而定，这种积累改变了机翼的空气动力特性，导致从层流到紊流的变化，导致升力降低，阻力增加，燃料效率降低。据该机构称，与其他可能的解决方案相比，涂层提供了几个好处，包括使用方便、潜在的可忽略重量惩罚、减少了对环境的担忧、更好的经济性以及在整个飞行剖面中的持续功能。美国宇航局的兰利研究中心（LRC）开发了一种含氟烷基醚环氧体系，作为一种坚固的防虫涂层，以提高飞机效率。该公司认为，这种涂层在其他需要减少昆虫残留粘附性的应用中也很有用，例如在汽车和风能行业。当氟化脂肪族组分浓度低至1wt%时，由于官能团优先迁移到聚合物表面，以及纳米到微尺度颗粒填料的加入，环氧涂料的疏水性有所提高。这一涂层技术的几种配方于2015年4月和5月在波音公司进行了飞行测试。

6）耐沾污聚氨酯涂料

美国宇航局还开发了含有氟基团的耐沾污聚氨酯涂料，用于极端环境中。据该机构介绍，这些系统不仅可以用于防止昆虫残留在飞机、汽车和风力涡轮机系统上的附着，还可以作为一般的防污涂料和涂层，提供更好的防污、耐腐蚀和更好的耐候性。它们已在一处受控制的昆虫撞击设施和生态恶魔层波音757飞机上测试以减轻昆虫残留物的粘着性。昆虫居住比观察到的非涂层表面的低，涂层被证明是疏水性的，耐久性可与目前最先进的聚氨酯配方相媲美。该涂层还符合当前飞机制造的要求。

7）防结冰涂料

防止飞机结冰是NASA发现新的涂层技术可以帮助克服真正挑战的另一个领域。美国宇航局的兰利研究中心（LRC）的科学家已经开发出新的单体和聚合物，用于形成用于除冰商用飞机和风力涡轮机的涂层。这种涂层可以防止结冰，而不是除去冰，从而减少了使用除冰剂的需要。它的工作原理是模仿在某些鱼类和两栖类中发现的抗冻蛋白（AFPs）的行为，赋予其特性，包括降低冰点、抑制冰层再结晶和冰层重构（改变冰晶形态）。其结果是通过吸附机制抑制了冰的生长，防止了冰的形成。

美国宇航局开发的其他有趣的涂层技术包括：在粘合剂中以赤铁矿（氧化铁）为基础的低成本温度敏感涂层（高达600°C），可作为光致发光技术的替代物；含有碳纳米管和用于喷墨打印的金属颗粒的导电油墨，电阻在千欧姆范围内；耐用但柔软的聚酰胺/聚酰亚胺气凝胶，比传统的二氧化硅气凝胶强500倍，可用于隔热和轻质结构；薄膜具有综合的结构和功能元素，对使用商用添加剂印刷设备生产的撕裂和碾压具有更大的损伤能力。

以上各种新涂层技术确实显示了NASA强大的科研实力，不得不说，国内的科研水平还差的很远。但不可忽略的一个事实是，美国NASA的KSC腐蚀实验室的科研人员由不少华人组成，也充分证明了华人确实不比其他人种差，但目前我们急需的是，政府以及企事业科研机构需要为科研人员创造条件来促进科技成果的转化。可喜的是，目前国内已经出台了各种政策来促进科技成果转化以及为科研人员松绑，希望通过广大科研人员的努力，早日从技术上迎头赶上。

本文来源于：Coachem