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碳纖維復合材料的技術(shù)壁壘難道真的難以逾越嗎？

發(fā)布時間：2019-07-08

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碳纖維復合材料應用壁壘重重，作為先進復合材料中的一種，它無法像傳統(tǒng)金屬材料那樣被單一、整體性地利用（這也是其優(yōu)勢所在），它必須根據(jù)實際應用需求不斷調(diào)整復合材料的組成與比例，在制品的制造和成型過程中，細節(jié)化的技術(shù)參數(shù)也對成品的各項性能產(chǎn)生重要影響。在碳纖維復合材料的各項性能中，耐高溫性可謂是世界性的難題。

早在2018年，美國方面就宣稱，俄羅斯根本制造不出用于先鋒導彈彈頭的超級碳纖維復合材料，因為制造先鋒導彈使用的超級碳纖維復合材料是一件難度極高的工作。

先鋒導彈的彈頭是一個需要具備精準氣動外形的部件，整個彈頭渾然一體，需要整個用復合材料進行包裹。如果結(jié)構(gòu)強度不足，輕則影響精確的氣動外形，重則導致導彈在高速狀態(tài)下解體。但強度太強，又會增加加工難度。這就對碳纖維復合材料的加工技術(shù)提出很高要求。

除此之外，這種碳纖維復合材料必須能耐熱、能散熱。先鋒彈頭不僅僅只是一個具備乘波體外形的滑翔彈頭，而且內(nèi)部裝載各種導航設(shè)備和燃氣舵設(shè)備。由于高速度飛行，導彈表面的溫度能達到600-2000度，彈頭的外殼材料不僅要承受這一溫度，還需要具備極強散熱能力，否則高溫會導致內(nèi)部所有導航、機動系統(tǒng)的過熱損壞，導彈就不可控了。

2019年，美國方面再次表示，由于碳纖維這只“攔路虎”，俄羅斯軍工只能生產(chǎn)不超過60枚高超音速導彈，最終數(shù)量不會超過66枚。

俄羅斯方面則表示，“先鋒”高超音速導彈作為俄羅斯一個優(yōu)先發(fā)展事項，直至2020年，其將繼續(xù)保持核戰(zhàn)備裝填。其稱，到2019年年底，俄羅斯“先鋒”高超音速導彈將承擔核戰(zhàn)略值班任務。

碳纖維復合材料的技術(shù)壁壘難道真的難以逾越嗎？俄羅斯軍工在碳纖維材料應用方面的成功突破在更深層次上說明了，碳纖維技術(shù)壁壘重重，但并非無法逾越

2019年7月3日，俄羅斯突然發(fā)射了一枚新型反導彈。據(jù)稱這枚新式反導彈采用了俄羅斯自己制造的碳纖維復合材料，它可以在大氣層外承受著高溫，并進行反導作戰(zhàn)。俄羅斯方面報道稱經(jīng)過一系列試驗后，新型反導彈確認了新式材料特性并成功完成了反導任務，以高度的精度擊中了來襲的洲際導彈目標。至此，俄羅斯軍隊成功擊破了美國方面所謂的碳纖維“攔路虎”言論。

事實上，碳纖維復合材料的耐高溫性一直是其應用的“痛點”和“軟肋”，這不僅表現(xiàn)在國際軍事技術(shù)中，更表現(xiàn)在民用性的工業(yè)領(lǐng)域。

碳纖維材料在真空條件下本身能耐受上千攝氏度的高溫，但是它在實際應用中是以復合材料的形式出現(xiàn)的，在與熱固性樹脂基體以及其它助劑合成后的耐高溫性表現(xiàn)并不理想，“以最常見的環(huán)氧樹脂基碳纖維復合材料為例，一般的耐受溫度僅有一兩百攝氏度，如果零部件的工作環(huán)境要求稍微高一些，碳纖維復材的性能就將無法保證”，國內(nèi)碳纖維復合材料制品商無錫智上新材料科技有限公司的技術(shù)總監(jiān)稱。為了擊破這只“攔路虎”，無錫智上新材也花費了巨大的人力和財力，將用于特殊領(lǐng)域的碳纖維復合材料制品耐受溫度提升至300-500℃，盡可能地滿足高端工業(yè)領(lǐng)域?qū)μ祭w維復材的特定需求。

俄羅斯軍工在碳纖維材料應用方面的成功突破在更深層次上說明了，碳纖維技術(shù)壁壘重重，但并非無法逾越；無錫智上新材在耐高溫型碳纖維復材應用方面的成功同樣說明了，“中國制造”的腳步也許慢一點，但是始終在前進。（文章來源：新材料日報）

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