2026 年 9 月 28 日
在飞机设计过程中，精确掌握空气在机身表面的流动状态至关重要。压力分布的微小偏差都可能影响燃油效率、操控性能乃至结构安全。目前，风洞测试中常用的一种方法是涂抹压力敏感涂料（PSP），其发光强度与空气压力成正比。然而，传统 PSP 存在显著缺陷：它们对温度变化极为敏感。随着模型在高速气流中升温，涂料读数会发生漂移，导致数据失真，工程师不得不花费额外精力进行校正。
大幅降低温度敏感性
针对这一痛点，曼彻斯特大学机械与航天工程及化学系的研究团队开发了一种新型低温度依赖性 PSP。该材料将一种发光的基化合物锁定在专门设计的塑料基质中。实验数据显示，这种新材料的温度灵敏度降至每摄氏度仅 0.3%，远低于当前行业基准的 25%。
作为发表在《ACS Applied Engineering Materials》期刊上的论文第一作者，曼彻斯特大学化学系的 Elliott Nunn 博士指出：“在高速车辆测试中，通过制造一种对压力敏感但对热量响应较弱的涂料，我们能够更准确地测量目标参数。”他表示，这项技术有望帮助工程师设计出下一代高性能且更可持续的飞机和航天器。
分子固定技术突破
此次突破的核心在于活性成分的存在方式。在许多现有涂料中，发光分子容易聚集，从而加剧了对热量的敏感性。曼彻斯特研究小组通过将属于血液红色或叶子绿色分子家族的活性成分直接固定在类似特龙的坚固塑料中，解决了这一问题。从化学层面看，这种固定方式极大地降低了分子团聚的可能性，进而削弱了涂料的温度敏感度。
曼彻斯特大学无机化学小组负责人 Louise Natrajan 博士强调：“正确的化学方法源于化学团队与航空航天工程团队的创造性合作，后者明确了涂料在风洞环境中的具体需求。”
超音速风洞实测验证
为了在真实条件下评估新涂料的性能，研究团队将其应用于一个旨在产生复杂气流的截断圆模型，并在超音速风洞中进行测试。尽管测试过程中模型表面温度发生了剧烈变化，但新涂料依然准确记录了压力分布，结果与计算机模拟预测值高度一致。
此外，该涂料还成功可视化了沿凹面发展的螺旋式空气涡流，即 Görtler 涡。这对于理解高速气流下表面边界层的行为具有重要意义。
在高速和高温环境下实现更精确的压力测量，有助于航空航天工业开发更安全、高效的运输工具。目前，该团队计划在更广泛的条件下进一步测试该涂料，以建立对其可靠性的信心。
参考文献：
Elliott J. et al., Low Temperature-Dependent Pressure-Sensitive Paint Based on Luminescent Polymer-Bound Amino Acid for Wind Tunnel Testing, ACS Applied Engineering Materials (2026). DOI: 10.1021/acsaenm.6c00751
