碳纖維:軍事強國必爭之材
現代信息化戰爭既是高技術裝備之戰,也是高性能材料之戰。碳纖維性能優異,外柔內剛,兼具電學、熱學和力學等綜合特性。它強度高、韌性好,可大幅提升現代武器裝備系統作戰性能。有著低密度、高強度、高模量、耐高溫、耐嚴寒、耐摩擦、耐腐蝕、導電、抗沖擊、電磁屏蔽效果好等一系列優越的性能,除了在民用工業(例如汽車制造、機械配件、體育用品、高鐵零件等)有廣泛的使用,也是極其重要的軍事戰略材料。
“黑色黃金”碳纖維
碳纖維起源可追溯至1860年,由英國人瑟夫·斯旺在制作電燈燈絲中發明并獲得專利。它是一種纖維狀碳材料,呈黑色,質堅硬,是一種強度比鋼大、密度比鋁小、比不銹鋼還耐腐蝕、比耐熱鋼還耐高溫,又能像銅那樣導電,具有電學、熱學和力學等綜合優異性能的新型材料,因其制造技術難度大、實用價值高,被業界譽為“黑色黃金”。
碳纖維“外柔內剛”,不僅具有碳材料的本質特性,又兼備紡織纖維的柔軟和可加工性,是新一代高性能增強纖維。比頭發絲還細幾倍的碳纖維與樹脂、碳、陶瓷、金屬等基體經過特殊復合成型工藝制造,即可獲得性能優異的碳纖維復合材料,能夠廣泛應用于航空、航天、能源、交通、軍用裝備等眾多領域,是國防軍工和民用生產生活的重要材料。
難上難:制造工藝復雜精細
20世紀50年代,為了解決導彈噴管和彈頭耐高溫、耐腐蝕等關鍵技術難題,美國率先研制出粘膠基碳纖維。1959年,日本近藤昭男發明了聚丙烯腈基碳纖維。由于碳纖維在軍事領域凸顯出提升武器裝備性能的優異表現,引起了軍事強國的高度重視。隨后一些國家重點投入,不斷研制出更高性能、更多品種的碳纖維。日本先后突破高強、高模性兼備等一系列關鍵技術難題,使所研制的碳纖維復合材料獨具優異的抗疲勞性能和環境適應能力,其整體水平一路領先。
強中強:國防裝備脫胎換骨
據外媒報道,傲視群雄的F-35戰斗機首飛時間一推再推,其中一個很重要原因,就是超重。為破解這一難題,洛克希德·馬丁公司采取了很多辦法,最終采用多達35%的碳纖維復合材料才大幅降低了機體重量。所以從某種意義上說,是碳纖維復合材料成就了F-35戰機。如今,碳纖維復合材料不僅成為實現高隱身性能不可或缺的基礎性材料,更成為衡量武器裝備系統先進性能的重要標志。比如,由于X-47B、全球鷹、全球觀察者、西風等飛行器應用碳纖維復合材料比例更高,使得其有效載荷、續航能力和生存能力均實現了新突破。
優中優:事關國家安全利益
外軍認為,現代信息化戰爭既是高技術裝備之戰,更是高性能材料之戰。現代武器裝備發展,隱身化、低能耗、高機動性、大載荷等趨勢凸顯,對碳纖維及復合材料性能要求越來越高。因此研制更高強度、更高模量的碳纖維和與之相匹配的高性能作戰系統,已成為軍事強國比拼尖端實力的重頭戲。目前,發達國家正在碳纖維、先進樹脂和制造技術三個方向上重點突進。
近年來,為適應我國國防建設發展需要,碳纖維及其復合材料已被列為國家重點支持的項目。專家認為,著眼未來建設完整自主的高水平產業鏈,努力把事關國家安全利益的核心技術真正掌握在自己手中,乃是實現興國強軍中國夢的必由之路。