人类对宇宙更深的探索
背后是材料科学的突破
Vectran
一种
热致液晶聚芳酯纤维。
“热致”指随着依靠温度升高而形成、在一定温度范围内存在的液晶态；此外还有溶致液晶（如芳纶纤维），指加入溶剂、且分子浓度提高到某临界浓度产生的液晶态。
“液晶”指高分子的聚集状态，液晶的分子排列兼具液体的流动性与固体排列有序的特征。
“聚芳酯”指Vectran的化学属性，又称芳香族聚酯，是一种特种高分子。
Vectran被认为是继Kevlar、Twaron后的第二代人造超级纤维，1990年由可乐丽（Kuraray）公司实现工业化生产。第一代人造超级纤维中的明星产品Kevlar是芳族聚酰胺纤维的代表产品，又称芳纶纤维，属于溶致液晶高性能纤维。Vectran纤维与芳纶纤维在力学性能、热稳定性能等方面性能相当。但在抗蠕变性、耐磨性、耐化学腐蚀性、高/低温下的强度保持率等方面，明显高于芳纶纤维。
力学性能
密度
1.4g/cm3
断裂伸长率
2-5%
单丝纤度
1-80dtex
湿润强度
19-22cN/dtex
断裂强度
9-22cN/dtex
干/湿强度比
100%
杨氏模量
500-900cN/dtex
吸水率
＜0.1%
热性能
极限氧指数
29-37%
熔点
290-350℃
干热收缩率（热风180℃, 30min）
＜0.3%
沸水收缩率（沸水100℃，30min）
＜0.3%
起始热分解（5%重量减少温度）
＞490℃
选择 Vectran™ 作为
Martian Sunset™ 材料的理由
轻量化
Vectran高度取向的纤维结构赋予了它优异的力学性能。Vectran比头发丝更细，强度却比钢强五倍，比铝强十倍。它的比强度（强度/重量）远高于传统金属，以更轻的材料实现更高的强度，具有明显的轻量化优势。
高抗冲击性
Vectran™ 具有同类材料难以企及的抗冲击性。使用 Dynatup 冲击测试，芳纶纤维在冲击能量达50英寸磅(in.lb)时被穿透， Vectran™ 可以承受至125英寸磅 (in.lb) 。
高耐磨性
Vectran™ 和芳纶纤维同在摩擦仪上测试，实验结果显示，无论在干湿环境下，Vectran™ 的耐磨性都是芳纶纤维的10倍左右。
高抗弯曲性
用1500D纱线在弯曲测试仪上测试，折断芳纶纤维需要1千余次至4万次不等，折断 Vectran™ 则需要反复弯曲11.5万次。
出色的抗切割性
无论是针织还是梭织面料，与芳纶纤维相比，Vectran™ 都具有更高的切割阻力。
减振
Vectran™ 具有出色的阻尼特性，受到冲击后，Vectran™ 具有良好的冲击吸收性，振动衰减速度快，可以更好地减振；芳纶纤维、碳纤维等材料则振动衰减少而缓慢。
优异的抗蠕变性
蠕变描述了材料在温度、外力不变的情况下，形变随时间变长而增加的现象。Vectran具有优异的抗蠕变性能，曾一度被称为零蠕变材料。实验显示，Vectran的抗蠕变性是芳纶纤维的四到五倍。
优异的热性能
Vectran具有出色的热性能，包括低热收缩率、低热膨胀系数、良好的热防护性能和出众的抗热老化能力。在较高温度下进行循环热负荷测试，Vectran HT的强度保持率始终保持在90%以上，芳纶纤维的强度保持率则随循环次数增加逐渐降到60%以下。
出色的耐低温性
在-60°C的低温环境下，Vectran的强度保持依然出色。这也是1997年为NASA火星探测器制造安全气囊的公司ILC Dover最终选定用Vectran作为材料的原因之一：火星的平均温度为-62°C，气囊必须能够在低温条件下承受住各种撞击。
耐化学腐蚀
无论是针织还是梭织面料，与芳纶纤维相比，VectranTM 都具有更高的切割阻力。
低吸湿性
Vectran的化学结构中没有亲水性基团，因此基本不吸湿。与芳纶纤维相比，Vectran具有极低的平衡回潮率，并且在潮湿时不会失去韧性或造成尺寸变化。
阻燃性
Vectran的分子链链由大量芳环构成，火焰中由于表面形成一层泡沸炭而窒息火焰，因此不加阻燃剂也具有自熄性。
抗辐射损伤
Vectran对微波能量是透明的，不吸收微波能量，几乎不受高水平辐射的影响，在高X射线暴露环境中仍然能够保持稳定。
环保
芳纶纤维是溶致液晶纤维，有些制造工艺在生产过程中需要高浓度的硫酸等，造成生产成本提高、纺丝液的难以回收、环境污染等问题。Vectran属于热致液晶纤维，采用熔融纺丝制造，不存在回收有机溶剂和废硫酸的复杂工艺，也没有浓硫酸对设备的腐蚀，生产更加环保。
应用领域
火星登陆Mars Landing
深空栖息Deep Space Habitation
Vectran™ 作为可扩展活动模块(BEAM)的织物层用于测试和验证可扩展栖息地技术，它可能会成为未来深空旅行的可扩展居住结构的材料。
现在，仍有一小片Vectran™正在火星上接受火星大气的考验，它可能会是未来人类登陆火星的太空服材料。
参考文献
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