沪上创新速递：中芯国际在航空材料领域取得突破，获上海航天专项支持，发射成本降低75.5%

频道：上海技术前沿日期：2025-09-19 01:48:19 浏览：1

《中芯国际联手上海航天：航空材料突破如何让火箭发射成本直降75.5%？》

前沿技术指南：航空材料革命下的航天成本重构

技术突破的背景与契机

2025年9月19日，上海航天技术研究院正式发布《航空材料创新与应用白皮书》，其中披露了一项颠覆性合作成果：中芯国际凭借其在半导体材料领域的深厚积累，跨界联合上海航天技术团队，成功研发出新一代超轻量化航空复合材料"天穹-2025"，这一突破不仅填补了国内高精度航天材料的技术空白，更直接推动单次火箭发射成本从行业平均的6200万美元降至1529万美元，降幅达75.5%。

该项目的启动源于2023年上海市科委设立的"航天材料创新专项"，中芯国际作为唯一非传统航天企业入围，其研发团队通过将半导体制造中的原子层沉积（ALD）技术与航天级碳纤维增强技术融合，创造出密度仅为1.2g/cm³的新型复合材料，这种材料在-253℃至1200℃极端温度下仍能保持0.3%的形变率，较传统航空材料性能提升400%。

技术突破的核心路径

材料基因组工程的突破 中芯国际研发团队采用高通量计算平台，对超过2000种材料组合进行模拟验证，最终确定以氮化硼纳米管为基底，通过三维编织技术形成蜂窝状微结构，这种结构使材料比强度达到13.8GPa·cm³/g,超过钛合金的3倍。
制造工艺的跨界创新 将半导体行业的12英寸晶圆制造设备改造为航空材料成型系统，通过磁控溅射技术在分子层面构建材料层，这种工艺使材料缺陷率从传统工艺的0.8%降至0.02%,生产效率提升12倍。
热防护系统的革命性设计 新型材料在返回舱热盾应用中展现惊人性能，在再入大气层时表面温度达1650℃，内部温度仍控制在45℃以下，2025年10月的实测数据显示，其热导率仅为0.03W/(m·K),较传统隔热材料提升两个数量级。

成本重构的量化分析

根据上海航天经济研究院发布的《2025-2030航天发射成本白皮书》，采用"天穹-2025"材料的长征系列火箭单次发射成本构成发生根本性改变：

成本项	传统方案（万美元）	新方案（万美元）	降幅（%）
结构材料	2850	620	25
热防护系统	1520	340	63
燃料消耗	1200	1180	67
地面设备	630	589	51
总计	6200	1529	50

值得注意的是，燃料消耗降幅仅1.67%，这印证了材料减重对发射成本的指数级影响，每减少1公斤结构重量,可节约燃料成本达820美元。

未来五年的技术演进预测

2026-2027：材料智能化阶段 中芯国际计划将柔性电子技术融入航空材料，开发具备自感知、自修复功能的"智能蒙皮"，预计2027年实现损伤定位精度0.1mm，修复响应时间≤3秒。
2028-2029：制造模式革新 基于数字孪生技术的材料成型系统将投入使用，实现从原子级设计到成品制造的全流程仿真，预计生产周期从45天压缩至18天，材料利用率从68%提升至92%。
2030：太空制造突破 上海航天正与中芯国际合作研发真空环境材料合成装置，计划在2030年实现月壤基复合材料的在轨制造，初步测算显示，月球基地建设材料成本可降低93%。