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耐高温性碳纤维复材是只“拦路虎”
发布时间:2020-10-25 17:37    文章作者:皇冠足彩

  碳纤维复合材料应用壁垒重重,作为先进复合材料中的一种,它无法像传统金属材料那样被单一、整体性地利用(这也是其优势所在),它必须根据实际应用需求不断调整复合材料的组成与比例,在制品的制造和成型过程中,细节化的技术参数也对成品的各项性能产生重要影响。在碳纤维复合材料的各项性能中,耐高温性可谓是世界性的难题。

  早在2018年,美国方面就宣称,俄罗斯根本制造不出用于先锋导弹弹头的超级碳纤维复合材料,因为制造先锋导弹使用的超级碳纤维复合材料是一件难度极高的工作。

  先锋导弹的弹头是一个需要具备精准气动外形的部件,整个弹头浑然一体,需要整个用复合材料进行包裹。如果结构强度不足,轻则影响精确的气动外形,重则导致导弹在高速状态下解体。但强度太强,又会增加加工难度。这就对碳纤维复合材料的加工技术提出很高要求。

  除此之外,这种碳纤维复合材料必须能耐热、能散热。先锋弹头不仅仅只是一个具备乘波体外形的滑翔弹头,而且内部装载各种导航设备和燃气舵设备。由于高速度飞行,导弹表面的温度能达到600-2000度,弹头的外壳材料不仅要承受这一温度,还需要具备极强散热能力,否则高温会导致内部所有导航、机动系统的过热损坏,导弹就不可控了。

  2019年,美国方面再次表示,由于碳纤维这只“拦路虎”,俄罗斯军工只能生产不超过60枚高超音速导弹,最终数量不会超过66枚。

  俄罗斯方面则表示,“先锋”高超音速导弹作为俄罗斯一个优先发展事项,直至2020年,其将继续保持核战备装填。其称,到2019年年底,俄罗斯“先锋”高超音速导弹将承担核战略值班任务。

  2019年7月3日,俄罗斯突然发射了一枚新型反导弹。据称这枚新式反导弹采用了俄罗斯自己制造的碳纤维复合材料,它可以在大气层外承受着高温,并进行反导作战。俄罗斯方面报道称经过一系列试验后,新型反导弹确认了新式材料特性并成功完成了反导任务,以高度的精度击中了来袭的洲际导弹目标。至此,俄罗斯军队成功击破了美国方面所谓的碳纤维“拦路虎”言论。

  事实上,碳纤维复合材料的耐高温性一直是其应用的“痛点”和“软肋”,这不仅表现在国际军事技术中,更表现在民用性的工业领域。

  碳纤维材料在真空条件下本身能耐受上千摄氏度的高温,但是它在实际应用中是以复合材料的形式出现的,在与热固性树脂基体以及其它助剂合成后的耐高温性表现并不理想,“以最常见的环氧树脂基碳纤维复合材料为例,一般的耐受温度仅有一两百摄氏度,如果零部件的工作环境要求稍微高一些,碳纤维复材的性能就将无法保证”,国内碳纤维复合材料制品商无锡智上新材料科技有限公司的技术总监称。为了击破这只“拦路虎”,无锡智上新材也花费了巨大的人力和财力,将用于特殊领域的碳纤维复合材料制品耐受温度提升至300-500℃,尽可能地满足高端工业领域对碳纤维复材的特定需求。

  俄罗斯军工在碳纤维材料应用方面的成功突破在更深层次上说明了,碳纤维技术壁垒重重,但并非无法逾越;无锡智上新材在耐高温型碳纤维复材应用方面的成功同样说明了,“中国制造”的脚步也许慢一点,但是始终在前进。


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