Кілька днів тому НАСА та Науково-дослідна лабораторія ВПС США спільно розробили нову технологію 3D-друку високотемпературних полімерів, яка, як очікується, буде застосована до аерокосмічних двигунів у майбутньому. Матеріал, що використовується в цій технології, - вуглецеве волокно. Швидкий розвиток сучасного озброєння та техніки ведення війни веде до низького споживання енергії, великого корисного навантаження, невидимості та високої мобільності, а до матеріалів, що використовуються для виробництва зброї, пред’являються більш високі вимоги. Композиційні матеріали з вуглецевого волокна, відомі як&«чорне золото»&«, широко використовуються у національній оборонній та військовій промисловості завдяки своїм чудовим властивостям. Використання матеріалів з вуглецевого волокна для створення більш ефективної зброї та обладнання давно стало новим полем битви, де змагаються військові сили.
Захоплююча&«чорне золото"
Пам'ятайте, що робот&"Великий білий [GG" quot; в анімаційному фільмі Великий герой 6? Прототип цього медичного робота, який торкнувся незліченної кількості людей, виготовлений з матеріалів з вуглецевого волокна. Це дозволяє йому витримувати роздавлення та побиття. Насправді, навіть винищувач F-35, якого раніше турбувала проблема надмірної ваги, нарешті здійснив свою мрію літати, використовуючи до 35% композитних матеріалів з вуглецевого волокна. Вуглецеве волокно, відоме як&"чорне золото"&", довгий час широко використовувалося в галузі національної оборони та військової справи. Це незамінний основний матеріал для ракет, супутників, ракет, винищувачів та кораблів.
Походження вуглецевого волокна можна простежити до 1860 року. Англієць Джозеф Свон винайшов і запатентував вуглецеве волокно, коли виготовляв нитку електричного світла. Вуглецеве волокно дійсно відкрило" продувка" стадії досліджень та застосування, або щось подібне після 1950 -х років. У 1958 році американські дослідники вперше відкрили високоефективне вуглецеве волокно, а потім японські та британські дослідники покращили та оновили продуктивність вуглецевого волокна. До 1970-х років в конструкційних частинах винищувачів почали з’являтися матеріали з вуглецевого волокна, а матеріали з вуглецевого волокна можна побачити на винищувачах, таких як F-15, B-1, F-16 і F-18. Окрім винищувачів ВПС США' F-22 та F-35, які використовують композитні матеріали з вуглецевого волокна, X-47B, Global Hawk та інше обладнання також використовують матеріали з вуглецевого волокна для досягнення значного збільшення корисного навантаження, витривалість і живучість.
Не буде перебільшенням описати матеріали з вуглецевого волокна як&"тверді та тверді як камінь"&". Незважаючи на те, що матеріали з вуглецевого волокна настільки ж м’які та обробляються, як і текстильні волокна, вони є новим поколінням високоефективних матеріалів з більшою міцністю, ніж сталь, стійкістю до корозії, високою температурою та хорошою електро- та теплопровідністю. Велосипеди з вуглецевого волокна, з якими зазвичай контактують люди, найчастіше спираються на відсутність пластичної деформації матеріалів з вуглецевого волокна, що не тільки зменшує вагу кузова автомобіля, але й значно покращує термін служби велосипеда.
В даний час існує ще величезна можливість для покращення характеристик композитних матеріалів з вуглецевого волокна. У полі смоли, де зосереджені матеріали з вуглецевого волокна, застосування вуглецевого волокна ще більше збільшить термін служби різних частин озброєння та обладнання, а також значно покращить ударну в'язкість, стійкість до втоми, технологічність та термо- та вологостійкість озброєння. 3D-друк, досягнутий Національним управлінням з аеронавтики та дослідження космічного простору та Науково-дослідною лабораторією ВПС США, ще більше підвищить надійність обробки деталей великого розміру та складних деталей.
& «король нових матеріалів" у конкуренції між великими державами
Бурхливий розвиток сучасної зброї та обладнання для ведення бойових дій у напрямку низького споживання енергії, великої корисної навантаження, прихованості та високої мобільності висунув нові та вищі вимоги до нової матеріальної технології виробництва зброї та обладнання. Озираючись на історію, не важко виявити, що щоразу, коли великий прогрес у галузі досліджень досягається у матеріалах з вуглецевого волокна, він супроводжується сильною тягою відповідних військових потреб. У 1950-х роках для вирішення ключових технічних проблем, таких як стійкість до високих температур і корозія ракетних насадок і боєголовок, Сполучені Штати взяли на себе лідерство у розробці вуглецевих волокон на основі віскози. З тих пір, з появою більш високої продуктивності та більшої кількості різновидів матеріалів з вуглецевого волокна, на перший погляд м’які волокна стали&«королем нових матеріалів" у конкуренції між великими державами.
Вуглецеве волокно-це новий тип високоефективних волокон з вмістом вуглецю більше 95%. Його важко виготовляти і є важливим показником передових характеристик систем озброєння. Процес виробництва матеріалів з вуглецевого волокна дуже складний, включаючи хімічні, текстильні, матеріали, точні машини та інші галузі. Це систематичний проект, що об’єднує міждисциплінарні, вдосконалені та високотехнологічні технології. Оскільки весь виробничий процес пов'язаний з високоточним контролем тисяч параметрів, таких як вологість, концентрація, в'язкість і витрата, невелика недбалість серйозно вплине на продуктивність та стабільність якості матеріалів з вуглецевого волокна. Тому лише кілька країн можуть стабільно виробляти високоефективні матеріали з вуглецевого волокна.
Фактично, матеріали з вуглецевого волокна, особливо високоміцні попередники з вуглецевого волокна, можуть бути використані при розробці високопродуктивної зброї та обладнання, і таким чином досягли рівня ембарго в списку експорту деяких країн нарівні з технологіями ядерної зброї. Тому розробка нового покоління матеріалів з вуглецевого волокна та високопродуктивної зброї та обладнання стала" виділити" щоб різні військові сили могли конкурувати з найсучаснішою силою. В даний час різні військові держави націлилися на поле&"матеріали з вуглецевого волокна"&"; і збираються розпочати відповідні плани щодо розвитку матеріалів з вуглецевого волокна, що може спровокувати&«конкуренцію &»; у розробці матеріалів з вуглецевого волокна. Агентство перспективних дослідницьких проектів Міністерства оборони США раніше вкладало значні кошти у проекти щодо підвищення міцності матеріалів з вуглецевого волокна, а Національне управління з аеронавтики та дослідження космічного простору також активно інвестувало у дослідження нових систем термозахисту з вуглецевого волокна.
& quot; До світу під морем" має широкі перспективи розвитку
Зі зростанням зрілості відповідних технологій та зростанням попиту на зброю та техніку застосування вуглецевих волокон також стає все більш досконалим. Матеріали з вуглецевого волокна з багатьма перевагами, такими як легка вага, висока міцність та стійкість до хімічної корозії, неминуче проникнуть у сферу озброєння та техніки всебічним шляхом та досягнуть&"світу під морем [ Г. Г.] ", з широкими перспективами розвитку.
У сфері авіаційного виробництва застосування вуглецевих волокон давно стало незамінним. Основна частина льотного шолома винищувача F-35 використовує високоефективні матеріали з вуглецевого волокна, які можуть спроектувати швидкість польоту, курс, висоту, інформацію про ціль та радіолокаційні попередження безпосередньо на маску шолома &, забезпечуючи пілотам безпрецедентну маску усвідомлення ситуації. Літак на сонячній енергії "Solar Impulse 2", який розпочав свою глобальну польотну подорож у 2015 році, використовує матеріали з вуглецевого волокна як "тепле покриття" для 80% загальної структури, що також економить більше енергії під час польоту. На додаток до задоволення зменшення ваги тіла' та особливих вимог до продуктивності, матеріал з вуглецевого волокна, який може ефективно поглинати радіолокаційні хвилі, також ставить "GG" "невидиме покриття" &; на винищувачі. У фюзеляжі американського бомбардувальника В-2 і винищувача F-117A також використовуються поглинаючі вуглецеві волокна матеріали.
У галузі дронів матеріали з вуглецевого волокна стали незамінними&«найкращою оболонкою &». Для забезпечення вантажопідйомності та витривалості корпусу БПЛА потрібні спеціальні матеріали з високою міцністю конструкції та невеликою вагою. Порівняно з алюмінієвими сплавами та інженерними пластмасами, які широко використовувалися раніше, матеріали з вуглецевого волокна мають невелику вагу, високу міцність, мають кращі характеристики електромагнітного екранування та приховування, а також більш зручні для комплексного виробництва та формування. У майбутньому вони обов’язково стануть основним матеріалом для снарядів БПЛА. . Зокрема, безпілотний безпілотний літальний апарат з вуглецевого волокна вагою всього 106 міліграмів може проникати у вузький простір для пошуку інформації та має широкий спектр перспектив застосування у військовій та цивільній сферах.
Матеріали з вуглецевого волокна можуть не тільки підніматися в небо, але і йти в море. США&«Форд" авіаносець використовує велику кількість матеріалів з вуглецевого волокна, щоб&схуднути." Королівський флот Швеції&"Вісбю [GG" quot; фрегат класу невидимості використовує матеріали з вуглецевого волокна, які не тільки мають високу міцність і довговічність, але і мають чудову ударостійкість. ВМС Індії також імпортували матеріали з вуглецевого волокна виключно зі Швеції при виробництві&"Giltan [GG" quot; і&"Кавалаті [GG" quot; фрегати.
Крім того, матеріали з вуглецевого волокна також широко використовуються в супутниках, ракетах і ракетних двигунах. Особливо, коли супутники стикаються з&"льодом і вогнем &" під час космічного польоту матеріали з вуглецевого волокна з майже незначним коефіцієнтом теплового розширення є саме" рятівниками" супутників. Дослідники навіть представили ствол з вуглецевого волокна, який може значно покращити точність стрільби, довговічність та термін служби ствола вогнепальної зброї. A" велика драма" що належить військовому застосуванню вуглецевого волокна тільки почалося.
