11月20日，谷神星一号（遥十九）运载火箭飞行故障归零评审正式公布，问题定位于在2500N轨控发动机长时间高温热辐射下，电磁阀控制电缆温度过高，聚四氟乙烯绝缘层失效，进而引起电磁阀供电短路，轨控发动机异常提前关机，造成飞行任务失利。此次事件让一种名为“聚四氟乙烯”的材料走进了大家视野，也让我们深刻认识到，在航天事业的精密链条中，这种看似普通的材料竟扮演着至关重要的角色。

“塑料王”的卓越与短板

聚四氟乙烯（PTFE），既是氟塑料家族中的佼佼者，更以其卓越的耐温范围、出色的化学稳定性、极低的表面能、本征阻燃性以及超低的介电损耗等多项优异性能，被誉为“塑料王”。

凭借卓越的性能，在航空航天零部件、深海装备、超低温阀门等领域，都能看到它的身影，为科技发展提供了坚实的材料支撑。然而，美中不足的是头顶王者之冠的PTFE受其“强对称、高刚性无缠结”和“折叠片晶”等链结构和晶态结构的影响，存在着不耐磨、易蠕变、孔隙率高、高能辐照易降解等四大缺陷。

以谷神星一号（遥十九）运载火箭飞行故障为例。这一事件并非表明聚四氟乙烯材料本身存在固有缺陷，而是揭示了极端工况下材料应用的边界问题——2500N轨控发动机的长时间高温热辐射，超出了常规聚四氟乙烯绝缘层的耐受极限。事实上，常规聚四氟乙烯的失效并非个例，其在特定工况下的性能短板早已被行业关注。

PTFE分子链断裂示意图

除了长时间超温（超过260℃持续作用）会导致绝缘层软化、分解外，在强辐射环境（如近地轨道的高能粒子辐射）下，其分子链会发生断裂，导致力学性能和绝缘性能下降；而在长期承受恒定载荷的场景中，聚四氟乙烯存在一定的蠕变特性（即材料会随时间缓慢变形），可能影响密封或结构部件的稳定性。这些失效风险，在对可靠性要求极致的航空航天领域，始终是科研人员需要攻克的难题。

改性材料崭露头角

为弥补这些短板，国内外相关领域资深的科技团队紧密合作，提出并首次实现了基于高能电离辐射的PTFE超分子定构改性技术，将PTFE的线性长链结构转化为长链类枝化结构，同时实现了材料从折叠片品到球晶的晶态结构转变，由此得到新一代改性PTFE新材料：辐照定构聚四氟乙烯（辐照PTFE）。

蠕变示意图

抗蠕变性能尤为突出，在相同载荷和温度条件下，变形量仅为常规产品的1/5~1/3，彻底解决了长期受力场景下的变形难题；耐高温性能进一步突破，短期耐受温度可达到300℃以上，长期使用温度也提升至280℃，能应对更极端的高温工况；同时，其力学强度、耐辐射性能和化学稳定性也同步提升，即使在太空强辐射环境中，使用寿命也能延长2~3倍。

辐照改性PTFE四大特性：高耐磨性相较于普通PTFE提高1000倍以上（三个数量级）；耐高能射线相较于普通PTFE提高100倍以上（二个数量级）；低蠕变性相较于普通PTFE降低10倍以上（一个数量级）；低孔隙率较普通PTFE降低5倍以上（0.5个数量级）

改性PTFE/ZTN复合材料的制备示意图

值得关注的是，尽管辐照聚四氟乙烯性能优异，但目前国内尚未实现大规模市场化应用。核心原因在于其生产工艺复杂且成本较高，高能辐照设备投入大，辐照剂量和时间的精准控制对技术要求极高，且批量生产过程中产品性能一致性较难把控。

目前，国内相关技术主要集中在科研机构和少数高端制造企业的实验室研发及小批量试产阶段，仅在部分特殊型号的航天器件（如深空探测卫星的关键密封件、高轨卫星的电气绝缘部件）中进行试用，尚未普及到常规航空航天装备及民用领域。

我国聚四氟乙烯产业链示意图

据了解，国内科研机构和企业正在攻克辐照聚四氟乙烯的规模化生产难题。业内预测，未来3~5年内，随着辐照技术和生产工艺的成熟，有望突破量产瓶颈，从特殊型号试用走向大规模应用。

聚四氟乙烯到辐照定构聚四氟乙烯发展历程印证了“材料强则工业强”的真理——一种材料的突破，往往能带动整个工程领域的进步。谷神星一号的发射失利为材料创新指明了方向。随着航天产业向深空探测、高轨卫星等更高端领域迈进，对材料性能的要求会愈发严苛，而新材料的量产突破，也将成为衡量航天技术水平的重要标志。

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