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“新材料之王”碳纖維為軍事強國的必爭之材
時間:2019年05月09日 來源:本站原創  作者:郝氏碳纖維 瀏覽次數:

“新材料之王”碳纖維 

為軍事強國的必爭之材



既堅如磐石,又韌如發絲,它是自古以來人類在材料領域孜孜以求的品質。5月底,在北京舉行的第十屆SAMPE國際先進材料展覽會上,一卷卷如布匹般的黑色編織物引人駐足,原來這就是從新材料中一躍而起的“黑馬”——碳纖維的真容,不僅兼顧柔中帶剛的特性,還具有不怕強酸腐蝕、耐超高溫、具有導電導熱性和電磁屏蔽性等諸多閃光點。


它正在塑造“大明星”

碳纖維材料的質量較輕,密度只是普通紙張的1/3。因它的有力支撐,令最近冉冉升起的很多“明星”更加充滿魅力、令人著迷。

 

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今年3月,開啟全球飛行之旅的、由瑞士制造的零耗油“陽光動力2號”太陽能飛機,整體結構的80%都采用了蜂窩狀碳纖維材料做“保暖外衣”,使這個體型龐大、翼展達到72米、比波音747客機還要寬的大飛機,重量僅為2300公斤,與一輛家用汽車相當,由此在飛行過程中節約了更多的動力。與此同時,能夠在飛行高度達8500米時,抵御零下30℃的嚴寒。



 

日前,外媒刊載的最新發明無動力機械外骨骼,由輕質的碳纖維材質制成,僅僅借助于巧妙的生物力學結構,能幫助人們在行走時減少7%的能量消耗,基本相當于減重4.5公斤,這對于有行走困難的殘疾人和需要經常長途跋涉的特種士兵來說,無疑是個好消息。

就連第87屆最佳奧斯卡動畫長片《超能陸戰隊》中,萌入千萬少男少女心坎的暖男醫療型機器人“大白”(Baymax),其體內碳纖維骨骼的構想都十分符合未來理想中機器人的設計,因此其在劇情中雖外型柔軟得泡泡鼓鼓,卻能經受極強的碾壓摔打,“擔當范兒”十足。


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軍事強國必爭之材

實際上,被譽為“新材料之王”的碳纖維,特別是在軍用上的高強度碳纖維原絲及其生產技術,是西方國家嚴格禁運的最重要技術。由于其可用于國防軍工制造武器,一定強度以上的碳纖維需要獲得批準才能出口,達到與核武器技術相提并論的禁運等級。

在冷戰時期,碳纖維生產技術屬于技術密集型和政治敏感材料,以美國為首的巴黎統籌委員會對當時的社會主義陣營實行禁運。戰爭結束后,由于碳纖維的高技術含量、高利潤回報,西方國家仍然對發展中國家實施禁運,尤其是在聚丙烯腈(PAN)原絲生產技術進口方面,即使有的國家已加入了世界貿易組織,也沒有多少改變。


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上天縱地大顯身手

碳纖維雖然輕,看似如同塑料,但實際上其抗沖擊性比鋼鐵強,機械強度和抗沖擊性更高,有較好的安全性。因此,當前不少國家都在積極布局,著力發展碳纖維產業,將其作為搶占下一輪工業和國防競爭制高點的重要支撐。
以汽車為例,碳纖維技術不僅可以使車身輕量化,同時還可以強化車身強度。采用碳纖維制造的車,重量僅相當于普通鋼材汽車的20%到30%,硬度卻在10倍以上。而車重每減10%,便可降低6%到8%的油耗,降低5%到6%的排放,在同樣用油情況下,一輛車每小時可以多開50公里,有助于提升車的加速與制動性能。

在復合材料的配合下,碳纖維汽車儼然成為家用車中的裝甲車。為此,日本計劃未來5年投資20億日元,支持碳纖維原材料企業和汽車主機廠的合作,而美國能源部今明兩年將為同類項目提供2175萬美元的資金支持。業內人士評價說,如果說福特創建流水線生產是汽車行業的首次革命,那么碳纖維+新能源可能預示著第二次汽車革命。

在航空制造方面,從1995年起,航空應用中對碳纖維的需求不斷增多。美國波音公司推出新一代高速寬體客機——“音速巡洋艦”,約60%的結構部件都將采用強化碳纖維塑料復合材料制成,其中包括機翼。它比鋁輕,但強度不相上下。碳纖維復合材料在民用飛機上的應用被特別看好,目前新增產能均以滿足航空需要的高性能碳纖維及復合材料為主,未來5到10年內碳纖維復合材料在民用飛機上的應用也將高速增長。據預測,世界航空航天領域對碳纖維復合材料的總需求,2019年將達到3萬噸以上。


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