塑料航天面窗:像保护“眼睛”一样保护着航天员
塑料航天面窗项目团队介绍
国家“973”计划“高聚物成型模拟及模具设计制造中的关键问题研究”项目是由申长雨院士作为首席科学家，联合国内11家单位共同承担，以国家战略领域和国家支柱产业高聚物制品成型和模具设计制造为背景，致力于解决高聚物结构制品的“成型”“成性”“服役性”和“工艺控制及模具优化”等关键问题，为我国由制造大国向制造强国转变提供理论和技术支撑。
10月17日早晨7点30分，搭载神舟十一号载人飞船的长征二号F运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火发射，约575秒后，神舟十一号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，顺利将景海鹏、陈冬两名航天员送入太空，飞行乘组状态良好，发射取得圆满成功。
我国自行研制的飞天航天服
两天后，载人飞船承载两名航天员与天宫二号顺利进行对接，并开始开展多项空间科学实验与空间应用，特别是空间站运行轨道的交会对接技术。航天员进入天宫二号空间实验室后将进行中期驻留试验，考核组合体对航天员生活、工作和健康的保障能力，以及航天员执行飞行任务的能力，这将为我国载人航天工程战略的第三步空间站建设迈出扎实的一步。
为了探索宇宙奥秘，航天员必须穿着选用特殊材料、特殊工艺、特殊技术加工的航天服进行太空飞行，甚至出舱活动。在航天服上，头盔上的航天面窗是重要的部件之一，它不仅直接影响着航天员对外太空的观察，同时也时刻关系着航天员的生命安全！
制造航天面窗条件极其苛刻
2008年9月27日，航天员翟志刚身着我国自行研制的“飞天”宇航服在太空中留下了中国宇航员的身影，这也让中国成为第三个掌握太空出舱技术的国家。当翟志刚透过头盔上的航天面窗看到太空，向太空伸出双臂，作为航天面窗的研制者，我们感到了无上的骄傲和自豪！
航天服一般由压力舱、头盔、手套和靴子组成，分舱内服和舱外服两类。头盔面窗组件是宇航员在外太空活动时观察外界的窗口，可以说是宇航员的“眼睛”，它不仅要给宇航员提供一个清晰、良好的视野，也是航天员生命保障最关键的部件之一。
当然，航天面窗不同于我们平时骑摩托车时戴的头盔上的面窗，因为，太空中有太苛刻的温差条件，还有数不清的不可预料的危险，这些都对航天面窗的材料和设计提出了异常苛刻的要求。
首先，航天面窗要能承受太空极端的温度环境。由于太空中没有空气传热和散热，航天面窗受阳光直接照射的一面，可产生高达100℃以上的高温。而背阴的另一面，温度则可低至零下100℃以下。所以，航天面窗首要的就是要能够承受极端的热胀冷缩作用。
其次，航天面窗必须是零缺陷。由于太空中是零大气压，任何缺陷都会使航天员暴露在太空中，并将面临失压、缺氧、低温和辐射损伤4大危险。如果人直接暴露于太空，缺氧将会把人迅速窒息而死。同时，没有了大气压，人也会因内脏、器官的胀裂而立刻丧命。并且，在太空零下269℃的超低温环境，人也会立刻冻死。
实验表明，如果宇航服快速减压，那么宇航员将在15秒后死亡——这正是身体用光体内所有氧气的时间。
再其次，航天面窗要能阻隔太空辐射。因为没有了地球磁场和大气层的保护，宇航员会受到外太空更强烈的辐射伤害。
最后，太空中还存在着数不清的空间碎片。由于航天员在飞船或者空间站外活动时，随时都可能遇到来自太空具有足够高动能的空间碎片冲击，因此，航天面窗在遇到这些碎片的时候，必须能够抵御具有这些毫无防备的高动能空间碎片的冲击。
制造航天面窗是个不简单的技术活
既然制造航天面窗的条件这么苛刻，那么，透明的航天面窗又是什么材料做成的呢？
其实我们对它并不陌生，它是一种工程塑料，一种与我们戴的眼镜、汽车车灯灯罩一样的树脂——聚碳酸酯或聚碳酸酯的共聚混合物。
聚碳酸酯是一种线型碳酸聚酯，分子中碳酸基团与另一些基团交替排列，属于分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物。聚碳酸酯是几乎无色的玻璃态的无定形聚合物，但是它的强度和光学性能是无与伦比的。
然而，由于聚碳酸酯的分子量大、分子链刚硬、黏度大、流动性能差，因此要用它来造成成型性能差，制品内应力大，环境应力影响大，易变形和开裂，这些都给头盔上航天面窗的成型加工带来较大的难度。
“明知山有虎，偏向虎山行。”虽然聚碳酸酯的脾气如此不好，但我们还是得将航天面窗成型。多种实验研究后，我们决定采用一种最通用的工程塑料成型方式——注塑成型。
在成型过程中，非牛顿的塑料熔体在压力的驱动下通过流道、浇口向较低温度的模具型腔充填。这个过程中，熔体一方面由于模具传热而快速冷却，另一方面因高速剪切产生热量。同时，伴随有熔体固化、体积收缩、取向和可能的结晶等复杂的物理变化，甚至伴有大分子和由小分子到大分子的化学变化。
有了这个过程，工程塑料制品具备了优良的物理、力学性质和特定工作环境下的优越服役性能。而这个性能则来源于材料的组份与不同层次的结构，包括微纳米
