碳化硅（SiC）作为一种先进的材料，因其出色的物理特性，在航天领域逐渐成为大口径光学反射镜的核心材料。凭借高比刚度、优异的热稳定性以及宽光谱响应，SiC在空间观测、深空探测等领域发挥着越来越重要的作用。

一、材料优势

轻量化与高刚度：碳化硅的比刚度是传统玻璃的4倍，相同口径下其重量仅为玻璃的四分之一。这样的特性使得碳化硅在航天器中极为适用，能够有效减轻重量，满足航天器对于轻量化的严格要求。

热稳定性：与传统玻璃相比，碳化硅的导热系数高出两个数量级，大幅降低了温控难度。其出色的热稳定性使得其能够适应太空极端的温差变化，避免了温度波动对光学性能造成的影响。

光学性能：碳化硅表面镀膜后，在可见光至红外波段的反射率可超过95%，这使得其在高分辨率成像中具有极大的优势，满足了高精度观测的需求。

二、制造技术突破

镜坯制备：传统大口径反射镜采用微晶或石英玻璃，而碳化硅的镜坯制备则采用类似“做豆腐”的胶态成型工艺，通过将微米级碳化硅粉末制成镜坯。这一工艺支持复杂的轻量化结构。中国长春光机所成功攻克了4米镜坯烧结的难题，制造了全球最大的单体碳化硅镜坯（4.03米）。

精密加工：镜坯制备完成后，进入精密加工阶段。采用磁流变抛光技术，将4米反射镜的面形精度提升至15.2纳米（相当于北京五环地面平整度误差不到1毫米）。此外，3D打印技术也在2024年得到应用，成功实现了0.6米碳化硅反射镜的3D打印，解决了传统工艺加工误差大、成本高的问题。

镀膜技术：为了确保高反射率，首创的长方形磁控溅射镀膜装备被用来进行镜面镀膜，膜厚不均匀性控制在5%以内，进一步提升了镜面的性能。

三、应用实例

4米口径反射镜：这是全球最大单体碳化硅反射镜，可实现清晰的地面细节观测，特别是对地面汽车天窗的细节观察。该反射镜已被应用于国家地基大型光电系统。

中国“巡天”空间望远镜：该望远镜主镜直径为2米，采用CVD-SiC蜂窝结构，面形精度达到<15nm RMS，重量仅为200kg。该望远镜具有极高的光学性能，且重量较轻，适用于空间望远镜等高精度应用。

欧洲极大望远镜（E-ELT）：在该望远镜的镜面拼接技术中，CVD-SiC被用于校正镜单元，以匹配主镜的微晶玻璃，进一步提升镜面整体性能。

四、挑战与未来趋势

工艺复杂度：SiC镜坯的烧结周期较长，每次烧结需要5到6个月，且精密抛光工艺也非常耗时。比如，4米镜的抛光过程需要64个月。这样的工艺复杂度在一定程度上制约了SiC衬底的生产速度。

未来方向：未来的研究将重点推进结合3D打印技术，实现更大口径（如米级）反射镜的快速制造。这一技术突破将有助于推动商业化应用，降低成本并提升生产效率。

来源：半导体信息

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