În urmă cu câteva zile, NASA și Laboratorul de Cercetare al Forțelor Aeriene ale SUA au dezvoltat împreună o nouă tehnologie pentru imprimarea 3D a polimerilor la temperatură înaltă, care se așteaptă să fie aplicată pe motoarele aerospațiale în viitor. Materialul utilizat în această tehnologie este fibra de carbon. Dezvoltarea rapidă a armelor și echipamentelor moderne de război se îndreaptă către un consum redus de energie, o sarcină utilă mare, stealth și o mobilitate ridicată, iar cerințele mai ridicate sunt impuse materialelor utilizate pentru fabricarea armelor. Materialele compozite din fibre de carbon, cunoscute sub numele de" aur negru" ;, sunt utilizate pe scară largă în industria militară națională și de apărare datorită proprietăților lor materiale excelente. Utilizarea materialelor din fibră de carbon pentru a crea arme și echipamente mai performante a devenit de mult un nou câmp de luptă în care concurează puterile militare.
Fascinantul" aurul negru"
Amintiți-vă robotul" Big White" în filmul animat Big Hero 6? Prototipul acestui robot medical care a atins nenumărate persoane este fabricat din materiale din fibră de carbon. Acest lucru îi permite să reziste la zdrobire și bătaie. De fapt, chiar și avionul de luptă F-35, care anterior a fost tulburat de problema supraponderalității, și-a realizat în cele din urmă visul de a zbura folosind până la 35% din materiale compozite din fibră de carbon. Fibra de carbon, cunoscută sub numele de" aur negru" ;, a fost folosită pe scară largă în domeniul apărării naționale și militare. Este un material de bază indispensabil pentru rachete, sateliți, rachete, avioane de luptă și nave.
Originea fibrei de carbon poate fi urmărită în 1860. Englezul Joseph Swan a inventat și brevetat fibra de carbon atunci când a realizat filamentul unei lumini electrice. Fibra de carbon a introdus într-adevăr în" explozie" etapa de cercetare și aplicare, sau ceva după anii 1950. În 1958, cercetătorii americani au descoperit pentru prima dată fibra de carbon performantă, urmată de cercetătorii japonezi și britanici pentru a îmbunătăți și îmbunătăți performanța fibrelor de carbon. În anii 1970, materialele din fibră de carbon au început să apară în părțile structurale ale avioanelor de vânătoare, iar materialele din fibră de carbon pot fi văzute pe avioanele de vânătoare precum F-15, B-1, F-16 și F-18. Pe lângă luptătorii F-22 și F-35 ai Forțelor Aeriene ale SUA &, care utilizează materiale compozite din fibră de carbon, X-47B, Global Hawk și alte echipamente folosesc și materiale din fibră de carbon pentru a realiza o creștere substanțială a sarcinii utile, rezistență și supraviețuire.
Nu este o exagerare să descriem materialele din fibră de carbon ca" rocă solidă și dură ca părul" ;. Indiferent de faptul că materialele din fibră de carbon sunt la fel de moi și prelucrabile ca fibrele textile, acestea sunt o nouă generație de materiale performante, cu rezistență mai mare decât oțelul, rezistența la coroziune, rezistența la temperaturi ridicate și o bună conductivitate electrică și termică. Bicicletele din fibră de carbon cu care oamenii intră de obicei în contact se bazează cel mai adesea pe lipsa deformării plastice a materialelor din fibră de carbon, care nu numai că reduce greutatea caroseriei mașinii, ci și îmbunătățește foarte mult durata de viață a bicicletei.
În prezent, există încă un spațiu imens pentru îmbunătățirea caracteristicilor materialelor compozite din fibră de carbon. În domeniul rășinii în care se concentrează materialele din fibră de carbon, aplicarea fibrelor de carbon va crește și mai mult durata de viață a diferitelor părți ale armamentului și echipamentelor și va îmbunătăți semnificativ rezistența la impact, rezistența la oboseală, fabricabilitatea și rezistența la căldură și umiditate a armament. Imprimarea 3D realizată de Administrația Națională pentru Aeronautică și Spațiu și Laboratorul de Cercetare al Forțelor Aeriene din SUA va îmbunătăți și mai mult fiabilitatea prelucrării pieselor de dimensiuni mari și complexe.
& quot; regele materialelor noi" în competiție între puterile majore
Dezvoltarea rapidă a armelor și echipamentelor de război moderne către consum redus de energie, sarcini utile mari, stealth și mobilitate ridicată a propus cerințe noi și mai ridicate pentru noua tehnologie materială de fabricare a armelor și echipamentelor. Privind în urmă la istorie, nu este dificil să constatăm că de fiecare dată când se realizează progrese majore în cercetarea materialelor din fibră de carbon, acesta este însoțit de o puternică tracțiune a nevoilor militare conexe. În anii 1950, pentru a rezolva problemele tehnice cheie, cum ar fi rezistența la temperaturi ridicate și rezistența la coroziune a duzelor și focoaselor, Statele Unite au preluat conducerea în dezvoltarea fibrelor de carbon pe bază de viscoză. De atunci, odată cu apariția unor performanțe mai ridicate și a mai multor varietăți de materiale din fibre de carbon, fibrele aparent moi au devenit regele" regele materialelor noi" în competiție între puterile majore.
Fibra de carbon este un nou tip de fibră performantă cu un conținut de carbon mai mare de 95%. Este dificil de fabricat și este un indicator important al performanței avansate a sistemelor de echipamente de arme. Procesul de fabricație a materialelor din fibră de carbon este foarte complex, implicând produse chimice, textile, materiale, mașini de precizie și alte domenii. Este un proiect sistematic care integrează tehnologii multidisciplinare, rafinate și de ultimă generație. Deoarece întregul proces de producție este legat de controlul de înaltă precizie a mii de parametri precum umiditatea, concentrația, vâscozitatea și debitul, o mică neglijență va afecta serios performanța și stabilitatea calității materialelor din fibră de carbon. Prin urmare, doar câteva țări pot produce în mod stabil materiale din fibră de carbon de înaltă performanță.
De fapt, materialele din fibră de carbon, în special precursorii din fibre de carbon de înaltă rezistență, pot fi utilizate în dezvoltarea armelor și echipamentelor de înaltă performanță și, astfel, au atins un nivel de embargo asupra listei de export a unor țări la egalitate cu tehnologia armelor nucleare. Prin urmare, dezvoltarea unei noi generații de materiale din fibră de carbon și arme și echipamente de înaltă performanță a devenit un" evidențiați" pentru ca diferite puteri militare să concureze cu puterea de ultimă oră. În prezent, diferite puteri militare și-au pus în vedere domeniul" materialele din fibră de carbon" și aleargă pentru a lansa planuri conexe pentru dezvoltarea materialelor din fibră de carbon, care pot declanșa o cotă &; competiție" în dezvoltarea materialelor din fibră de carbon. Agenția pentru proiecte de cercetare avansată a Departamentului Apărării din SUA a investit anterior mult în proiecte de îmbunătățire a rezistenței materialelor din fibră de carbon, iar Administrația Națională pentru Aeronautică și Spațiu a investit, de asemenea, activ în cercetarea noilor sisteme de protecție termică din fibră de carbon.
& quot; Până la lumea sub mare" are perspective largi de dezvoltare
Odată cu creșterea maturității tehnologiilor conexe și a cererii tot mai mari de arme și echipamente, aplicarea materialelor din fibră de carbon devine tot mai perfectă. Materialele din fibră de carbon cu multe avantaje, cum ar fi greutatea redusă, rezistența ridicată și rezistența la coroziune chimică, trebuie să intre în domeniul armamentului și echipamentelor într-un mod complet și să realizeze" lumea sub mare [ GG] quot ;, cu perspective largi de dezvoltare.
În domeniul producției aeronautice, aplicarea materialelor din fibră de carbon a fost mult timp indispensabilă. Corpul principal al căștii de zbor F-35 folosește materiale din fibră de carbon de înaltă performanță, care pot proiecta viteza aerului, direcția, altitudinea, informațiile despre țintă și avertismentele radar direct pe masca căștii&# 39, oferind piloților o experiență fără precedent. conștientizarea situației. Avionul cu energie solară „Solar Impulse 2”, care și-a început călătoria globală de zbor în 2015, folosește materiale din fibră de carbon ca un „strat cald” pentru 80% din structura generală, ceea ce economisește și mai multă energie în timpul zborului. Pe lângă îndeplinirea cerințelor speciale de reducere a greutății corpului&și a cerințelor speciale de performanță, materialul din fibră de carbon care poate absorbi în mod eficient undele radar pune și un&„stealth coat" pe luptător. Fuzelajul bombardierului american B-2 și luptătorul F-117A folosesc, de asemenea, materiale absorbante din fibră de carbon.
În domeniul dronelor, materialele din fibră de carbon au devenit&de neînlocuit; cel mai bun shell". Pentru a asigura capacitatea de încărcare și rezistența, carcasa UAV are nevoie de materiale speciale cu rezistență structurală ridicată și greutate redusă. În comparație cu aliajele de aluminiu și materialele plastice inginerești care au fost utilizate pe scară largă înainte, materialele din fibră de carbon au o greutate redusă, o rezistență ridicată și au o protecție electromagnetică mai bună și caracteristici sigure și sunt mai convenabile pentru fabricarea și turnarea integrată. În viitor, acestea vor fi obligate să devină principalul material pentru obuzele UAV. . În special, vehiculul aerian fără pilot din fibră de carbon și cântărind doar 106 miligrame poate intra în spațiul îngust stors pentru a căuta informații și are o gamă largă de perspective de aplicare în domeniile militar și civil.
Materialele din fibră de carbon pot merge nu numai spre cer, ci și spre mare. SUA" Ford" portavionul folosește un număr mare de materiale din fibră de carbon pentru a" subțire." Marina Regală Suedeză" Visby" fregata clasă stealth folosește materiale din fibră de carbon, care nu numai că are rezistență și durabilitate ridicate, dar are și o rezistență excelentă la impact. Marina indiană a importat, de asemenea, materiale din fibră de carbon exclusiv din Suedia la fabricarea" Giltan" și" Kavalati" fregate.
În plus, materialele din fibră de carbon sunt de asemenea utilizate pe scară largă în sateliți, rachete și motoare cu rachete. Mai ales când sateliții se confruntă cu" gheață și foc" în timpul zborului spațial, materialele din fibră de carbon cu un coeficient de expansiune termică aproape neglijabil sunt tocmai" salvatori" de sateliți. Cercetătorii au introdus chiar și un butoi din fibră de carbon, care poate îmbunătăți foarte mult precizia de tragere, durabilitatea și durata de viață a butucului armei de foc. O" drama mare" aparținând aplicației militare a fibrei de carbon tocmai a început.
