Pred nekaj dnevi sta NASA in raziskovalni laboratorij ameriških letalskih sil skupaj razvila novo tehnologijo za 3D tiskanje visokotemperaturnih polimerov, ki naj bi se v prihodnosti uporabljala za vesoljske motorje. Material, uporabljen pri tej tehnologiji, je ogljikovo vlakno. Hiter razvoj sodobnega vojaškega orožja in opreme je usmerjen v nizko porabo energije, veliko nosilnost, prikritost in visoko mobilnost, večje zahteve pa se postavljajo za materiale, ki se uporabljajo za izdelavo orožja. Sestavljeni materiali iz ogljikovih vlaken, znani kot &, črno zlato &, se zaradi svojih odličnih lastnosti materialov pogosto uporabljajo v nacionalni obrambni in vojaški industriji. Uporaba materialov iz ogljikovih vlaken za ustvarjanje bolj učinkovitega orožja in opreme je že dolgo novo bojišče, kjer tekmujejo vojaške sile.
Fascinantno" črno zlato"
Ne pozabite, da je robot&velik Big &; v animiranem filmu Big Hero 6? Prototip tega medicinskega robota, ki se je dotaknil neštetih ljudi, je izdelan iz materialov iz ogljikovih vlaken. To mu omogoča, da prenese drobljenje in udarce. Pravzaprav je celo borec F-35, ki ga je prej mučila težava s prekomerno telesno težo, dokončno uresničil svoje sanje o letenju z uporabo do 35% kompozitnih materialov iz ogljikovih vlaken. Ogljikova vlakna, znana kot &, črno zlato &, se že dolgo uporabljajo na področju nacionalne obrambe in vojske. Je nepogrešljiv osnovni material za rakete, satelite, rakete, lovce in ladje.
Izvor ogljikovih vlaken lahko zasledimo do leta 1860. Anglež Joseph Swan je izumil in patentiral ogljikova vlakna, ko je izdelal žarilno nitko električne luči. Ogljikova vlakna so resnično uvedla&"izpihovanje &" stopnjo raziskav in uporabe ali kaj podobnega po petdesetih letih prejšnjega stoletja. Leta 1958 so ameriški raziskovalci prvič odkrili visokozmogljiva ogljikova vlakna, nato pa japonski in britanski raziskovalci za izboljšanje in nadgradnjo delovanja ogljikovih vlaken. Do sedemdesetih let so se v konstrukcijskih delih lovskih letal začeli pojavljati materiali iz ogljikovih vlaken, materiale iz ogljikovih vlaken pa je mogoče videti na lovskih letalih, kot so F-15, B-1, F-16 in F-18. Poleg lovcev F-22 in F-35 ameriških letalskih sil' F-22 in F-35, ki uporabljajo kompozitne materiale iz ogljikovih vlaken, X-47B, Global Hawk in druga oprema uporabljajo tudi materiale iz ogljikovih vlaken za znatno povečanje nosilnosti, vzdržljivost in preživetje.
Ni pretirano, če materiale iz ogljikovih vlaken opišemo kot&"trdne in trdne kot lasje [GG". Ne glede na to, da so materiali iz ogljikovih vlaken tako mehki in predelani kot tekstilna vlakna, so nova generacija visoko zmogljivih materialov z večjo trdnostjo kot jeklo, odpornostjo proti koroziji, odpornosti na visoke temperature ter dobro električno in toplotno prevodnostjo. Kolesa iz ogljikovih vlaken, s katerimi ljudje običajno pridejo v stik, se najpogosteje opirajo na pomanjkanje plastične deformacije materialov iz ogljikovih vlaken, kar ne le zmanjša težo karoserije avtomobila, ampak tudi močno izboljša življenjsko dobo kolesa.
Trenutno je še veliko prostora za izboljšave lastnosti kompozitnih materialov iz ogljikovih vlaken. Na področju smol, na katerih so osredotočeni materiali iz ogljikovih vlaken, bo uporaba ogljikovih vlaken še povečala življenjsko dobo različnih delov orožja in opreme ter znatno izboljšala udarno žilavost, odpornost proti utrujenosti, proizvodnost in toplotno in vlažno odpornost. orožje. 3D tiskanje, ki sta ga dosegla Nacionalna uprava za letalstvo in vesolje ter Raziskovalni laboratorij ameriških letalskih sil, bo še izboljšalo zanesljivost obdelave velikih in zapletenih delov.
& quot; kralj novih materialov" v konkurenci med velikimi silami
Hiter razvoj sodobnega vojaškega orožja in opreme v smeri nizke porabe energije, velike nosilnosti, prikritega delovanja in visoke mobilnosti je postavil nove in višje zahteve za novo tehnologijo materialov za izdelavo orožja in opreme. Če pogledamo nazaj v zgodovino, ni težko ugotoviti, da ga vsakič, ko je dosežen velik napredek pri raziskavah materialov iz ogljikovih vlaken, spremlja močno povezovanje povezanih vojaških potreb. V petdesetih letih prejšnjega stoletja so ZDA za reševanje ključnih tehničnih težav, kot so odpornost na visoke temperature in odpornost proti koroziji raketnih šob in bojnih glav, prevzele vodilno vlogo pri razvoju ogljikovih vlaken na osnovi viskoze. Od takrat so na videz mehkejša vlakna s pojavom boljših zmogljivosti in več vrst materialov iz ogljikovih vlaken postala&"kralj novih materialov [GG"; v konkurenci med velikimi silami.
Ogljikova vlakna so nova vrsta visokozmogljivih vlaken z vsebnostjo ogljika več kot 95%. Težko je izdelati in je pomemben pokazatelj naprednih zmogljivosti sistemov orožne opreme. Postopek izdelave materialov iz ogljikovih vlaken je zelo zapleten, vključuje kemikalije, tekstil, materiale, natančne stroje in druga področja. Gre za sistematičen projekt, ki vključuje multidisciplinarno, izpopolnjeno in vrhunsko tehnologijo. Ker je celoten proizvodni proces povezan z visoko natančnim nadzorom nad tisoč parametri, kot so vlažnost, koncentracija, viskoznost in pretok, bo malo neprevidnosti resno vplivalo na zmogljivost in kakovost materialov iz ogljikovih vlaken. Zato lahko le nekaj držav stabilno proizvaja visoko zmogljive materiale iz ogljikovih vlaken.
Pravzaprav se lahko materiali iz ogljikovih vlaken, zlasti predhodniki ogljikovih vlaken z visoko trdnostjo, uporabijo pri razvoju visoko zmogljivega orožja in opreme, s čimer so dosegli raven embarga na izvoznem seznamu nekaterih držav na ravni tehnologije jedrskega orožja. Zato je razvoj nove generacije materialov iz ogljikovih vlaken ter zmogljivejšega orožja in opreme postal" vrhunec" da lahko različne vojaške sile tekmujejo z najsodobnejšo močjo. Trenutno so se različne vojaške sile usmerile na področje&"materialov iz ogljikovih vlaken [GG"; in si prizadevajo za uvedbo sorodnih načrtov za razvoj materialov iz ogljikovih vlaken, ki bi lahko sprožila konkurenco &; pri razvoju materialov iz ogljikovih vlaken. Agencija za napredne raziskovalne projekte ameriškega obrambnega ministrstva je že prej veliko vlagala v projekte za izboljšanje trdnosti materialov iz ogljikovih vlaken, Nacionalna uprava za letalstvo in vesolje pa je aktivno vlagala tudi v raziskave novih sistemov toplotne zaščite iz ogljikovih vlaken.
& quot; Do sveta pod morjem" ima široke možnosti za razvoj
Z naraščajočo zrelostjo sorodnih tehnologij in vse večjim povpraševanjem po orožju in opremi postaja tudi uporaba materialov iz ogljikovih vlaken vse bolj popolna. Materiali iz ogljikovih vlaken z mnogimi prednostmi, kot so majhna teža, visoka trdnost in kemična odpornost proti koroziji, bodo vsestransko vstopili na področje orožja in opreme ter dosegli&"svet pod morjem [ GG] ", s širokimi razvojnimi možnostmi.
Na področju letalske proizvodnje je uporaba materialov iz ogljikovih vlaken že dolgo nepogrešljiva. Glavno telo letalske čelade F-35 uporablja visoko zmogljive materiale iz ogljikovih vlaken, ki lahko projicirajo hitrost letenja, smer, višino, podatke o ciljih in radarska opozorila neposredno na masko čelade', kar pilotom zagotavlja brez primere zavedanje situacije. Letalo "Solar Impulse 2" na sončno energijo, ki je svojo globalno letalsko pot začelo leta 2015, uporablja materiale iz ogljikovih vlaken kot "topel plašč" za 80% celotne strukture, kar tudi prihrani več energije med letom. Material ogljikovih vlaken, ki lahko učinkovito absorbira radarske valove, poleg tega, da izpolnjuje telesno težo' zmanjšuje telesno težo in zahteva posebne zmogljivosti, postavlja tudi &; na borcu. Trup ameriškega bombnika B-2 in lovca F-117A uporabljata tudi materiale, ki absorbirajo ogljikova vlakna.
Na področju brezpilotnih letal so materiali iz ogljikovih vlaken postali nenadomestljivi&"najboljša lupina &". Za zagotovitev nosilnosti in vzdržljivosti lupina UAV potrebuje posebne materiale z visoko konstrukcijsko trdnostjo in majhno težo. V primerjavi z aluminijevimi zlitinami in inženirsko plastiko, ki so se že pogosto uporabljali, so materiali iz ogljikovih vlaken lahki, visoke trdnosti in imajo boljše elektromagnetne zaščite in prikrite lastnosti ter so bolj primerni za integrirano proizvodnjo in oblikovanje. V prihodnosti bodo verjetno postali glavni material za školjke UAV. . Zlasti letalsko vozilo brez posadke iz ogljikovih vlaken, ki tehta le 106 miligramov, lahko vstopi v stisnjen ozek prostor za iskanje informacij in ima široko paleto možnosti uporabe na vojaškem in civilnem področju.
Materiali iz ogljikovih vlaken lahko gredo ne le v nebo, ampak tudi v morje. ZDA&"Ford &"; letalski nosilec uporablja veliko število materialov iz ogljikovih vlaken, da&shujša." Kraljevska švedska mornarica&"Visby &"; razred stealth fregate uporablja materiale iz ogljikovih vlaken, ki nimajo le visoke trdnosti in vzdržljivosti, ampak tudi odlično odpornost na udarce. Indijska mornarica je uvozila tudi materiale iz ogljikovih vlaken izključno iz Švedske pri proizvodnji &; Giltan &; in&"Kavalati &"; fregate.
Poleg tega se materiali iz ogljikovih vlaken pogosto uporabljajo tudi v satelitih, raketah in raketnih motorjih. Še posebej, če so sateliti obrnjeni proti&"ledu in ognju &"; med vesoljskim letom so materiali iz ogljikovih vlaken s skoraj zanemarljivim koeficientom toplotnega raztezanja ravno" rešilci" satelitov. Raziskovalci so celo predstavili cev iz ogljikovih vlaken, ki lahko močno izboljša natančnost streljanja, vzdržljivost in življenjsko dobo strelnega orožja. A" velika drama" vojaška uporaba ogljikovih vlaken se je šele začela.
