日前，鹤岗召开优势矿产产业会议，中国五矿王炯辉科研团队突破高端天然石墨规模化制备技术与装备瓶颈，推动核级、超高纯等高端石墨量产，解决了我国天然石墨关键材料自主可控问题，为我国建设“材料强国”注入强劲动力。

石墨，又称黑铅，与钻石同属碳的重要同素异形体，堪称“碳家族”的“亲兄弟”。其化学性质极为稳定，不易与酸、碱等化学药剂发生反应，同时兼具耐高温、抗腐蚀、耐热震、抗辐射等优异特性，还拥有高强度、高韧性、自润滑的优势，以及出色的导电与导热能力。这种独特的性能组合，奠定了石墨在航空航天领域不可替代的关键地位。

当石墨遇上航天器

太空环境存在超高温差（-270℃~1200℃+）、强辐射、高真空等极端条件，石墨及石墨基复合材料，如碳纤维增强石墨、石墨-陶瓷复合材料，是应对这些挑战的核心选择。

1. 低密度烧蚀型与柔性石墨

航天器，如载人飞船、返回式卫星、深空探测器，从太空返回地球时，会因与大气层剧烈摩擦产生1000℃~3000℃的高温，石墨是热防护系统的关键材料之一。

低密度烧蚀型石墨。用于返回舱的“端头帽”和迎风面。这类石墨通过“可控烧蚀”过程带走热量，同时自身结构保持完整，避免内部舱体和设备被高温损坏。例如我国“神舟”系列飞船返回舱的端头帽，就采用了石墨基烧蚀复合材料，可承受再入时的极端高温。

柔性石墨隔热层。用于航天器舱体的非迎风面或内部隔热。柔性石墨具有优异的隔热性能和柔韧性，能适应航天器的复杂外形，同时重量远低于传统金属隔热材料，可有效降低航天器的发射载荷。

2. 姿态控制与推进系统

石墨密封件/轴承。航天器的推进系统，比如液体火箭发动机、离子推进器，需要在高真空、高低温交替环境下实现密封和转动，传统金属密封件易因热胀冷缩失效，而石墨，尤其是浸渍金属或树脂的高密度石墨，具有优异的自润滑性和耐高低温性，可作为推进系统管路的密封环、涡轮泵的轴承材料，确保推进剂输送和姿态调整的稳定性。

石墨喉衬。在小型姿控发动机中，燃烧室和喷管的 “喉衬”在气流速度最高、温度最高的区域，需承受高温燃气冲刷，石墨喉衬能在1500℃以上高温下保持结构稳定，且导热性好，可快速导出局部热量，延长发动机寿命。

给航空发动机“装技能”

航空发动机的涡轮、燃烧室等部件需在1600℃以上高温及数万转/分钟的极高转速下运行，而石墨及石墨基复合材料正是突破其材料性能瓶颈的关键。

1、涡轮叶片 / 燃烧室的热障涂层（TBC）基材

现代航空发动机的涡轮叶片多采用高温合金，如镍基合金，但需搭配热障涂层降低基体温度。石墨基复合材料，如碳纤维增强石墨，因导热系数低、耐高温膨胀系数小，可作为涂层的 “过渡层基材”，或直接用于燃烧室的局部耐高温部件，减少高温燃气对金属基体的侵蚀，延长叶片和燃烧室的寿命，比传统金属部件寿命提升30%以上。

2. 发动机密封与摩擦部件

石墨动密封环。

发动机的压气机、涡轮轴等转动部件需要动态密封，以防止高温燃气泄漏，石墨密封环具有优异的耐磨性和耐温性，可承受800℃~1200℃的高温，且与金属轴套的摩擦系数极低，能在高速转动下保持密封性能，同时避免轴套磨损——例如我国涡扇-10、涡扇-15发动机的高压涡轮轴密封，就采用了石墨基密封材料。

石墨排气衬套。

发动机排气系统需承受高温排气（600℃~1000℃）和振动，石墨衬套可作为排气管路的支撑和缓冲部件，兼具隔热和减震作用，减少排气系统的热变形。

导弹与高超音速武器：适应 “极端速度与高温”

导弹，尤其是高超音速导弹（飞行速度超过5马赫），在飞行过程中会因气动加热产生2000℃~4000℃的高温，同时，这类导弹还需满足“轻量化”以保障飞行性能、“高精度”以确保打击效果的核心需求。而石墨材料不仅具备耐高温特性，同时契合轻量化与高精度要求，因而在该应用场景中展现出显著优势。

石墨基烧蚀材料。

导弹弹头，尤其是钻地弹、反舰导弹弹头，需承受撞击目标时的高温和冲击，石墨烧蚀材料可通过“烧蚀散热”保护弹头内部的制导系统和炸药，同时自身高强度特性能抵御撞击冲击。

石墨气动舵面。

高超音速导弹的舵面需在高温、高速气流冲刷下保持结构刚性，传统金属舵面易因热变形失效，而石墨-陶瓷复合材料，如石墨-碳化硅制成的舵面，不仅耐高温，且强度是金属的3~5倍，可确保导弹在高超音速飞行中精准操控。

2. 制导系统的散热与绝缘

导弹制导系统，如雷达导引头、红外导引头，在工作时会产生大量热量，且需在高温环境下保持绝缘性能。石墨基导热复合材料，如石墨-铝复合材料可作为导引头的散热基板，快速导出热量；同时，柔性石墨纸可作为绝缘层，在300℃以上高温下仍保持优异的绝缘性，避免制导系统短路。

跨越天地的硬核联动

火箭发动机喷管延伸段：大型运载火箭，如长征五号、长征九号的固体火箭发动机喷管，需在高温燃气（2000℃+）下实现“扩张排气”以提升推力，石墨-酚醛复合材料制成的喷管延伸段，重量轻、耐高温，可有效降低火箭总体重量。

航天器导电 / 防静电部件：石墨具有优异的导电性，可作为航天器表面的 “防静电涂层”或“接地电极”，避免太空环境中静电积累对电子设备的干扰；同时，石墨基复合材料可制成航天器的太阳能电池阵支架，兼具导电、轻量化和抗辐射特性。

太空实验设备基材：在空间站的材料科学实验中，石墨坩埚可用于高温熔炼金属或合金，耐受1800℃以上高温，且石墨化学惰性强，不会与熔炼材料发生反应，确保实验数据准确。

石墨材料从支撑航天器再入大气层，到提升航空发动机寿命，再到保障高超音速武器精准飞行，已成为航空航天领域 “极端环境解决方案”的核心材料，其性能的持续优化，也将推动我国航天装备向“更轻、更快、更可靠”方向突破。

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