Hace unos días, la NASA y el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea de EE. UU. Desarrollaron conjuntamente una nueva tecnología para la impresión 3D de polímeros de alta temperatura, que se espera que se aplique a los motores aeroespaciales en el futuro. El material utilizado en esta tecnología es fibra de carbono. El rápido desarrollo de armas y equipos de guerra modernos apunta a un bajo consumo de energía, gran carga útil, sigilo y alta movilidad, y se imponen mayores requisitos a los materiales utilizados para fabricar armas. Los materiales compuestos de fibra de carbono, conocidos como" oro negro" ;, se utilizan ampliamente en las industrias militar y de defensa nacional debido a sus excelentes propiedades materiales. El uso de materiales de fibra de carbono para crear armas y equipos de mejor rendimiento se ha convertido en un nuevo campo de batalla donde compiten las potencias militares.
El fascinante" oro negro"
Recuerde el robot" Big White" en la película animada Big Hero 6? El prototipo de este robot médico que ha tocado a innumerables personas está fabricado con materiales de fibra de carbono. Esto le permite soportar aplastamientos y golpes. De hecho, incluso el avión de combate F-35, que anteriormente estaba preocupado por el problema del sobrepeso, finalmente hizo realidad su sueño de volar utilizando hasta un 35% de materiales compuestos de fibra de carbono. La fibra de carbono, conocida como" oro negro" ;, se ha utilizado ampliamente en el campo de la defensa nacional y militar. Es un material básico indispensable para cohetes, satélites, misiles, aviones de combate y barcos.
El origen de la fibra de carbono se remonta a 1860. El inglés Joseph Swan inventó y patentó la fibra de carbono cuando fabricó el filamento de una luz eléctrica. La fibra de carbono realmente marcó el comienzo de la" reventón" etapa de investigación y aplicación, o algo después de la década de 1950. En 1958, investigadores estadounidenses descubrieron la fibra de carbono de alto rendimiento por primera vez, seguidos por investigadores japoneses y británicos para mejorar y mejorar el rendimiento de la fibra de carbono. En la década de 1970, los materiales de fibra de carbono comenzaron a surgir en las partes estructurales de los aviones de combate, y los materiales de fibra de carbono se pueden ver en aviones de combate como F-15, B-1, F-16 y F-18. Además de los cazas F-22 y F-35 de la Fuerza Aérea de EE. UU.&que utilizan materiales compuestos de fibra de carbono, el X-47B, Global Hawk y otros equipos también utilizan materiales de fibra de carbono para lograr un aumento sustancial de la carga útil, resistencia y supervivencia.
No es exagerado describir los materiales de fibra de carbono como&"sólidos como una roca y duros como el cabello &". Independientemente del hecho de que los materiales de fibra de carbono son tan suaves y procesables como las fibras textiles, son una nueva generación de materiales de alto rendimiento con mayor resistencia que el acero, resistencia a la corrosión, resistencia a altas temperaturas y buena conductividad eléctrica y térmica. Las bicicletas de material de fibra de carbono con las que las personas suelen entrar en contacto con mayor frecuencia se basan en la falta de deformación plástica de los materiales de fibra de carbono, lo que no solo reduce el peso de la carrocería del automóvil, sino que también mejora en gran medida la vida útil de la bicicleta.
En la actualidad, todavía hay un gran margen de mejora en las características de los materiales compuestos de fibra de carbono. En el campo de la resina donde se enfocan los materiales de fibra de carbono, la aplicación de fibra de carbono aumentará aún más la vida útil de varias partes de armamento y equipo, y mejorará significativamente la tenacidad al impacto, la resistencia a la fatiga, la capacidad de fabricación y la resistencia al calor y la humedad de Arsenal. La impresión 3D lograda por la Administración Nacional de Aeronáutica y el Espacio y el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea de los EE. UU. Mejorará aún más la confiabilidad del procesamiento de piezas complejas y de gran tamaño.
El" rey de los nuevos materiales" en competencia entre las principales potencias
El rápido desarrollo de armas y equipos de guerra modernos hacia un bajo consumo de energía, grandes cargas útiles, sigilo y alta movilidad ha presentado requisitos nuevos y más altos para la nueva tecnología de materiales de fabricación de armas y equipos. Mirando hacia atrás en la historia, no es difícil encontrar que cada vez que se logra un progreso importante en la investigación en materiales de fibra de carbono, va acompañado de una fuerte tracción de las necesidades militares relacionadas. En la década de 1950, para resolver problemas técnicos clave como la resistencia a altas temperaturas y la resistencia a la corrosión de las boquillas y ojivas de misiles, Estados Unidos tomó la iniciativa en el desarrollo de fibras de carbono a base de viscosa. Desde entonces, con la aparición de un mayor rendimiento y más variedades de materiales de fibra de carbono, las fibras aparentemente suaves se han convertido en el&"rey de los nuevos materiales &"; en competencia entre las principales potencias.
La fibra de carbono es un nuevo tipo de fibra de alto rendimiento con un contenido de carbono de más del 95%. Es difícil de fabricar y es un indicador importante del rendimiento avanzado de los sistemas de equipos de armas. El proceso de fabricación de materiales de fibra de carbono es muy complejo, involucrando químicos, textiles, materiales, maquinaria de precisión y otros campos. Es un proyecto sistemático que integra tecnología multidisciplinaria, refinada y de alta gama. Dado que todo el proceso de producción está relacionado con el control de alta precisión de miles de parámetros como la humedad, la concentración, la viscosidad y el caudal, un poco de descuido afectará seriamente el rendimiento y la estabilidad de la calidad de los materiales de fibra de carbono. Por lo tanto, solo unos pocos países pueden producir de manera estable materiales de fibra de carbono de alto rendimiento.
De hecho, los materiales de fibra de carbono, especialmente los precursores de fibra de carbono de alta resistencia, pueden usarse en el desarrollo de armas y equipos de alto rendimiento y, por lo tanto, han alcanzado un nivel de embargo en la lista de exportación de algunos países a la par con la tecnología de armas nucleares. Por lo tanto, el desarrollo de una nueva generación de materiales de fibra de carbono y armas y equipos de mayor rendimiento se ha convertido en un" destacar" para que varias potencias militares compitan con una fuerza de vanguardia. En la actualidad, varias potencias militares han puesto sus ojos en el campo de&"materiales de fibra de carbono &"; y están compitiendo para lanzar planes relacionados para el desarrollo de materiales de fibra de carbono, lo que puede desencadenar una competencia"" en el desarrollo de materiales de fibra de carbono. La Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada del Departamento de Defensa de EE. UU. Ha invertido mucho en proyectos para mejorar la resistencia de los materiales de fibra de carbono, y la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio también ha invertido activamente en la investigación de nuevos sistemas de protección térmica de fibra de carbono.
& quot; Hasta el mundo submarino" tiene amplias perspectivas de desarrollo
Con la madurez cada vez mayor de las tecnologías relacionadas y la creciente demanda de armas y equipos, la aplicación de materiales de fibra de carbono también se está volviendo cada vez más perfecta. Los materiales de fibra de carbono con muchas ventajas, como peso liviano, alta resistencia y resistencia a la corrosión química, están destinados a ingresar al campo de las armas y el equipo de manera integral y lograr" el mundo submarino [ GG] quot ;, con amplias perspectivas de desarrollo.
En el campo de la fabricación de aviación, la aplicación de materiales de fibra de carbono ha sido indispensable durante mucho tiempo. El cuerpo principal del casco de vuelo del caza F-35 utiliza materiales de fibra de carbono de alto rendimiento, que pueden proyectar la velocidad del aire, el rumbo, la altitud, la información del objetivo y las advertencias de radar directamente en la máscara del casco &, lo que proporciona a los pilotos una experiencia sin precedentes. conciencia situacional. La aeronave solar “Solar Impulse 2” que inició su viaje de vuelo global en 2015 utiliza materiales de fibra de carbono como una “capa cálida” para el 80% de la estructura general, lo que también ahorra más energía durante el vuelo. Además de cumplir con los requisitos especiales de rendimiento y reducción de peso del cuerpo &, el material de fibra de carbono que puede absorber eficazmente las ondas de radar también pone un&"abrigo sigiloso &"; en el luchador. El fuselaje del bombardero estadounidense B-2 y el caza F-117A también utilizan materiales absorbentes de fibra de carbono.
En el campo de los drones, los materiales de fibra de carbono se han convertido en el insustituible" best shell" ;. Para garantizar la capacidad de carga y la resistencia, la carcasa del UAV necesita materiales especiales con alta resistencia estructural y peso ligero. En comparación con las aleaciones de aluminio y los plásticos de ingeniería que se han utilizado ampliamente antes, los materiales de fibra de carbono son livianos, de alta resistencia y tienen mejores características de protección electromagnética y sigilo, y son más convenientes para la fabricación y el moldeado integrados. En el futuro, seguramente se convertirán en el material principal para los proyectiles de UAV. . En particular, el microvehículo aéreo no tripulado hecho de fibra de carbono y que pesa solo 106 miligramos puede ingresar al espacio estrecho y reducido para buscar información, y tiene una amplia gama de perspectivas de aplicación en los campos militar y civil.
Los materiales de fibra de carbono no solo pueden ir al cielo, sino también al mar. Los Estados Unidos" Ford" El portaaviones utiliza una gran cantidad de materiales de fibra de carbono para adelgazar&"." La Marina Real Sueca" Visby" La fragata sigilosa de clase utiliza materiales de fibra de carbono, que no solo tienen una alta resistencia y durabilidad, sino que también tienen una excelente resistencia al impacto. La Armada de la India también importó materiales de fibra de carbono exclusivamente de Suecia cuando fabricaba el" Giltan" y" Kavalati" fragatas.
Además, los materiales de fibra de carbono también se utilizan ampliamente en satélites, misiles y motores de cohetes. Especialmente cuando los satélites se enfrentan a" hielo y fuego" durante el vuelo espacial, los materiales de fibra de carbono con un coeficiente de expansión térmica casi insignificante son precisamente los" salvadores" de satélites. Los investigadores incluso introdujeron un cañón de fibra de carbono, que puede mejorar en gran medida la precisión de disparo, la durabilidad y la vida útil del cañón del arma de fuego. Un" gran drama" perteneciente a la aplicación militar de la fibra de carbono acaba de comenzar.
