令人着迷的“黑色黄金”还记得动画电影《超能陆战队》里的机器人“大白”吗？

近日，美国宇航局和美国空军研究实验室联合开发了一种3D打印耐高温聚合物的新技术，未来有望应用于航空航天发动机。 该技术使用的材料是碳纤维。

随着现代战争武器装备向低能耗、大有效载荷、隐身性和高机动性方向发展，各国对制造武器的材料也提出了更高的要求。 碳纤维复合材料被誉为“黑金”，因其优异的材料性能而广泛应用于国防军工等领域。

迷人的“黑金”

你还记得动画电影《大雄》中的机器人“大白”吗？ 这款感动了无数人的医疗机器人原型机，其内部骨架由碳纤维材料制成，尽管外表柔软，却能经受住挤压和殴打。 事实上，即便是此前饱受超重问题困扰的F-35战斗机，最终也使用了高达35%的碳纤维复合材料。 被誉为“黑金”的碳纤维于20世纪70年代开始在战斗机结构件中崭露头角。 碳纤维材料在F-15、B-1、F-16和F-18战斗机上随处可见。 除了美国空军的F-22和F-35战斗机大量使用碳纤维复合材料外，X-47B、“全球鹰”无人机等装备也采用碳纤维材料，以实现更大的有效载荷、续航能力和生存能力。 幅度增​​加。

用“坚如磐石、坚如发丝”来形容碳纤维材料并不为过。 碳纤维材料虽然像纺织纤维一样柔软、可加工，但它是比钢更强、耐腐蚀、耐高温、导电导热性能良好的新一代高性能材料。 目前，碳纤维复合材料的特性仍有巨大的改进空间。 在以碳纤维材料为研究重点的树脂领域，碳纤维的应用将进一步延长武器装备各部件的使用寿命，并将显着提高武器装备的抗冲击、韧性、抗疲劳性能。设备。 抗损伤性、加工性以及耐热性和耐湿性。

大国竞争中的“新材料之王”

回顾产业发展史，不难发现，碳纤维材料的每一次重大研究进展，都伴随着相关军事需求的强大牵引。 20世纪50年代，为了解决导弹喷嘴和弹头的耐高温、耐腐蚀等关键技术问题，美国率先研制粘胶基碳纤维。 此后，随着性能更高、品种更多的碳纤维材料的出现，软纤维似乎也成为了大国竞争中的“新材料之王”。

碳纤维是一种含碳量95%以上的新型高性能纤维。 制造技术难度大，是衡量武器装备系统先进性能的重要标志。 其制造工艺十分复杂，涉及化工、纺织、材料、精密机械等领域。 它是一项集多学科、精细化、高端技术于一体的系统工程。 目前，只有少数国家能够稳定生产高性能碳纤维材料。 。 因此，碳纤维材料碳纤维在军事上的应用，特别是可用于制造高性能武器的高强度碳纤维原丝，在一些国家的出口清单上已经达到了与核武器技术相当的禁运水平。 因此，碳纤维材料的发展自然成为军事强国竞争的前沿。 实力的“亮点”。

“技术支撑”赢在天空

在航空制造领域，碳纤维材料的应用早已不可或缺。 F-35战斗机飞行头盔的主体完全由高性能碳纤维材料制成，可以将空速、航向、高度、目标信息和雷达警告直接投射到头盔的遮阳板上，为飞行员提供前所未有的态势感知能力； 2015年开始全球飞行的“阳光动力2号”太阳能飞机，其整体结构80%采用碳纤维材料作为“保暖外层”。 除了满足飞机减重和特殊性能要求外，能够有效吸收雷达波的碳纤维材料也为战斗机提供了“隐形外衣”。 美国B-2隐形轰炸机和F-117A隐形战斗机的机身也采用了碳纤维。 吸收材料。

在无人机领域，碳纤维材料成为了不可替代的“最佳外壳”。 为了保证承重和续航能力，无人机外壳需要结构强度高、重量轻的特殊材料。 与之前广泛使用的铝合金和工程塑料相比，碳纤维材料重量轻、强度高，并且具有良好的电磁屏蔽和隐身性能。 此外碳纤维在军事上的应用，一体化生产、成型更加方便，势必成为未来无人机外壳的主要材料。 。

此外，碳纤维材料还广泛应用于卫星、导弹和火箭发动机。 尤其是卫星在太空飞行时面临“冰与火”。 热膨胀系数几乎可以忽略不计的碳纤维材料恰恰是卫星的“救星”。 随着相关技术日益成熟、武器装备需求不断增加，碳纤维材料的应用日趋完善——一场碳纤维在航空领域应用的“大戏”正在上演……