碳化硅（SiC）在大口徑光學反射鏡上的應用，主要得益于其高比剛度、優異熱穩定性和寬光譜響應等特性，成為空間觀測、深空探測等領域的核心材料。以下是關鍵應用進展與技術突破：

一、材料優勢

1. 輕量化與高剛度：碳化硅的比剛度是傳統玻璃的4倍，相同口徑下重量僅為四分之一，適合航天器減重需求。

2. 熱穩定性：導熱系數比玻璃高兩個數量級，溫控難度大幅降低，適應太空極端溫差環境。

3. 光學性能：表面鍍膜后可見光至紅外波段反射率超95%，滿足高分辨率成像需求。

傳統的大口徑反射鏡多用微晶或者石英玻璃，這里把碳化硅與微晶玻璃及石英玻璃的相關特性進行了對比，通過數據可以更直觀地感受到差異，如下所示：

二、制造技術突破

1. 鏡坯制備：采用類似“做豆腐”的膠態成型工藝，將微米級碳化硅粉末制成鏡坯，支持復雜輕量化結構，三種制備工藝路線如下圖。中國長春光機所通過5次試驗攻克4米鏡坯燒結難題，成功制備全球最大單體碳化硅鏡坯（4.03米）。

2. 精密加工：鏡坯制備完成之后，進入光學精密加工（工藝路線如下圖）。磁流變拋光將4米反射鏡面形精度提升至15.2納米（相當于北京五環地面平整度誤差<1毫米）。3D打印技術2024年國內實現0.6米碳化硅反射鏡3D打印，解決傳統工藝加工誤差大、成本高的問題。

3. 鍍膜技術：首創長方形磁控濺射鍍膜裝備，膜厚不均勻性控制在5%以內，確保高反射率。

三、應用實例

1.4米口徑反射鏡：全球最大碳化硅單體反射鏡，可清晰觀測地面汽車天窗細節，應用于國家地基大型光電系統。

2.中國“巡天”空間望遠鏡：主鏡直徑2米，采用 CVD-SiC蜂窩結構，面形精度<15 nm RMS，重量僅200 kg。

3.歐洲極大望遠鏡（E-ELT）：鏡面拼接技術中，CVD-SiC用于校正鏡單元（熱膨脹系數匹配主鏡微晶玻璃）。

四、挑戰與趨勢

1.工藝復雜度：燒結周期長（單次需5-6個月）、拋光耗時（4米鏡需64個月）。

2.未來方向：結合3D打印實現更大口徑（如米級）反射鏡快速制造，推動商業化應用。