碳化硅反射镜是指基于碳化硅(SiC)基体材料的反射镜。
目前反射镜基体材料主要包括石英玻璃、微晶玻璃、碳化硅、金属铍、金属铝、碳纤维/碳化硅复合材料等。玻璃材料是第一代反射镜材料,存在热导率低、比刚度较差的问题。金属铍、金属铝等低膨胀金属材料为代表性第二代反射镜材料,其中金属铝热膨胀系数较大、比刚度低,金属铍有毒、生产要求严格。
碳化硅材料为第三代反射镜材料,相比于其他材料,具有化学稳定性好、热膨胀系数低、弹性模量高、耐空间粒子辐照性能优异、比刚度高等优势。基于碳化硅材料的碳化硅反射镜具有更小的重量、更优的热稳定性。
根据新思界产业研究中心发布的《
“十五五”期间碳化硅反射镜行业发展环境预测及投资策略分析研究报告》显示,反射镜是光学望远镜最重要的组成部分,在波长相同的情况下,反射镜口径越大,光学望远镜的空间分辨率越高。欧美国家率先研制出大口径反射镜,并实现应用,如赫歇尔红外望远镜(口径为3.5米,碳化硅材料)、哈勃望远镜(口径为2.4米,碳化硅材料)、詹姆斯·韦伯空间望远镜JWST(口径达6.5米,铍材料)。
在国际市场上,碳化硅反射镜制造商包括法国BOOSTEC公司、德国卡尔蔡司等。长期以来,各国将米级及以上大口径反射镜作为战略物资,限制其出口,为避免卡脖子问题,我国也开始进行碳化硅基大口径反射镜自主研制。其中中国科学院长春光学精密机械与物理研究所(长春光机所)研制出了目前全球口径最大的单体碳化硅反射镜,口径达4.03米,打破了国外垄断。
在产业化方面,长春长光精瓷复合材料有限公司由长春光机所孵化,其主要从事精密碳化硅陶瓷生产制造及研发;宁波伏尔肯科技股份有限公司(伏尔肯)以3D打印技术为依托,具有大尺寸、轻量化的碳化硅反射镜镜坯及结构件生产能力,其遥感卫星反射镜境坯已在多颗在轨遥感卫星中应用,2024年12月,伏尔肯完成数千万元的融资。
新思界
行业分析人士表示,碳化硅是大口径望远镜的首选材料,但碳化硅硬度高、制造难打极大,早期碳化硅反射镜镜坯制备核心技术由国外企业垄断。目前我国已打破国外技术突破,完成了4米量级世界最大口径碳化硅反射镜的研制,国产碳化硅反射镜已在深空探测、天文观测、量子通讯、空间对地观测等场景得到应用。