西南科技大学航空航天低温精密测试技术研究团队突破航天材料检测“低温极限”
在月球表面零下180℃温度下
如何确保国之重器正常运转？
预知材料在极低温条件下的性能
就是关键！
然而，在深低温条件下
就连测试设备本身都可能发生形变
恶劣的温度状况
会给测量系统的误差解耦
带来难以想象的困难……
当国内低温精密测试设备依赖进口
西南科技大学这个科研团队勇敢地站出来突破了材料检测“低温极限”
做到了对航空航天材料
最低零下260℃的“极限体检”！
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“对贵团队在2025年春节期间坚守科研一线，在重大型号关键材料测试中作出的突出贡献表示高度认可和诚挚感谢……”近日，西南科技大学制造科学与工程学院航空航天低温精密测试技术研究所倪磊教授团队，收到了一封来自中国空间技术研究院某中心的感谢信。
原来，倪磊团队自主研发的“深低温线膨胀系数测试仪”，参与了重大型号材料测试任务，并在今年春节期间顺利完成关键材料极低温环境下的特性测试。该测试仪基于光的干涉原理，实现了非接触式线膨胀系数的精密测量，能完成最低-260℃的测量工作。
这是一台高约1米多的银色设备，此刻正发出低沉的轰鸣。通过显示屏，可以看到两条代表测量信号的波浪线在规律地浮动，这表明在温度不断降低的过程中，所检测的航空航天新型材料光信号反馈正常。一旁的倪磊正在紧盯显示屏，等待测量完成后记录下新型材料的形变参数。“每一次测试都像给航空航天材料做‘极限体检’，确保由它们制造的设备能在太空环境中保持性能稳定。”倪磊解释道，任何可能“上天”的新材料，都需要通过这一设备的深低温测试获取到材料关键数据，才能进入下一阶段设计。倪磊介绍说，不同于一般的线膨胀系数测试仪，该套设备的核心优势在于通过光机热一体化设计方法，结合非接触式微小位移测量手段，突破了线膨胀系数测量的最低温度，并保持了极高的测量精度。
“在深低温条件下，就连测试设备本身都会发生形变，恶劣的温度状况为测量系统的误差解耦带来难以想象的困难。”谈及研究初期的艰难，倪磊感慨万千。为攻克这些难题，他们团队选择从误差解耦入手——根据测试原理建立起多误差源分析模型，并寻求多家顶尖院所的合作交流，将各个领域的顶尖技术与团队擅长的低温光学测试领域进行融合。一次次实验，一次次失败，一次次推倒重来，团队最终于2024年完成深低温线膨胀系数测试仪研制，综合性能达到国际先进水平。这段攻关之路也给团队骨干成员江智强留下了深刻的印象。“整个攻关过程其实是充满了痛苦的，连续的熬夜、通宵，遇到了数不胜数的困难。”江智强举例说，比如在更换核心设备后无法获得测量信号这一问题，在经过仔细排查、咨询专家都没能解决，“我们排查了一遍又一遍，从未见起色，但是我们没有放弃，最终发现更换测量对象可以有效解决该问题。”
倪磊（右）与江智强（左）讨论实验内容
倪磊是西南科技大学特聘教授、制造科学与工程学院航空航天低温精密测试技术研究所负责人。早在2010年，当国内低温精密测试设备仍依赖进口时，从事光学工程专业研究的他便意识到低温精密测试技术的战略价值，一头扎进了低温光学方向的研究，致力于低温精密光学测试仪器的国产化研发。
历时15年，团队先后自主研发高精度低温折射率测量仪、低温热导率测量仪、低温线膨胀系数测量仪，均实现了国产自主可控，部分仪器达到整机100%国产化，为国家空天探测、国土防御以及工业生产领域的精密测试解决了“卡脖子”技术难题。
从0到1的背后，是倪磊用十五年韶华写下的坚守与蝶变。目前，倪磊团队的成果也正加速走向产业化。倪磊表示：“已经有企业与我们达成初步合作意向，或将实现批量化生产，团队将在2年内实现设备100%国产化与成果转化。”来源：绵阳科技、绵阳日报、西南科技大学、涪江观察
