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碳纖維復(fù)合材料的技術(shù)壁壘難道真的難以逾越嗎？

發(fā)布時(shí)間：2019-07-08

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碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用壁壘重重，作為先進(jìn)復(fù)合材料中的一種，它無(wú)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(shì)所在），它必須根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求不斷調(diào)整復(fù)合材料的組成與比例，在制品的制造和成型過(guò)程中，細(xì)節(jié)化的技術(shù)參數(shù)也對(duì)成品的各項(xiàng)性能產(chǎn)生重要影響。在碳纖維復(fù)合材料的各項(xiàng)性能中，耐高溫性可謂是世界性的難題。

早在2018年，美國(guó)方面就宣稱(chēng)，俄羅斯根本制造不出用于先鋒導(dǎo)彈彈頭的超級(jí)碳纖維復(fù)合材料，因?yàn)橹圃煜蠕h導(dǎo)彈使用的超級(jí)碳纖維復(fù)合材料是一件難度極高的工作。

先鋒導(dǎo)彈的彈頭是一個(gè)需要具備精準(zhǔn)氣動(dòng)外形的部件，整個(gè)彈頭渾然一體，需要整個(gè)用復(fù)合材料進(jìn)行包裹。如果結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足，輕則影響精確的氣動(dòng)外形，重則導(dǎo)致導(dǎo)彈在高速狀態(tài)下解體。但強(qiáng)度太強(qiáng)，又會(huì)增加加工難度。這就對(duì)碳纖維復(fù)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(fù)合材料必須能耐熱、能散熱。先鋒彈頭不僅僅只是一個(gè)具備乘波體外形的滑翔彈頭，而且內(nèi)部裝載各種導(dǎo)航設(shè)備和燃?xì)舛嬖O(shè)備。由于高速度飛行，導(dǎo)彈表面的溫度能達(dá)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(qiáng)散熱能力，否則高溫會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部所有導(dǎo)航、機(jī)動(dòng)系統(tǒng)的過(guò)熱損壞，導(dǎo)彈就不可控了。

2019年，美國(guó)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(guò)60枚高超音速導(dǎo)彈，最終數(shù)量不會(huì)超過(guò)66枚。

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

碳纖維復(fù)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(yīng)用方面的成功突破在更深層次上說(shuō)明了，碳纖維技術(shù)壁壘重重，但并非無(wú)法逾越

2019年7月3日，俄羅斯突然發(fā)射了一枚新型反導(dǎo)彈。據(jù)稱(chēng)這枚新式反導(dǎo)彈采用了俄羅斯自己制造的碳纖維復(fù)合材料，它可以在大氣層外承受著高溫，并進(jìn)行反導(dǎo)作戰(zhàn)。俄羅斯方面報(bào)道稱(chēng)經(jīng)過(guò)一系列試驗(yàn)后，新型反導(dǎo)彈確認(rèn)了新式材料特性并成功完成了反導(dǎo)任務(wù)，以高度的精度擊中了來(lái)襲的洲際導(dǎo)彈目標(biāo)。至此，俄羅斯軍隊(duì)成功擊破了美國(guó)方面所謂的碳纖維“攔路虎”言論。

事實(shí)上，碳纖維復(fù)合材料的耐高溫性一直是其應(yīng)用的“痛點(diǎn)”和“軟肋”，這不僅表現(xiàn)在國(guó)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(shí)際應(yīng)用中是以復(fù)合材料的形式出現(xiàn)的，在與熱固性樹(shù)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(jiàn)的環(huán)氧樹(shù)脂基碳纖維復(fù)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(fù)材的性能就將無(wú)法保證”，國(guó)內(nèi)碳纖維復(fù)合材料制品商無(wú)錫智上新材料科技有限公司的技術(shù)總監(jiān)稱(chēng)。為了擊破這只“攔路虎”，無(wú)錫智上新材也花費(fèi)了巨大的人力和財(cái)力，將用于特殊領(lǐng)域的碳纖維復(fù)合材料制品耐受溫度提升至300-500℃，盡可能地滿(mǎn)足高端工業(yè)領(lǐng)域?qū)μ祭w維復(fù)材的特定需求。

俄羅斯軍工在碳纖維材料應(yīng)用方面的成功突破在更深層次上說(shuō)明了，碳纖維技術(shù)壁壘重重，但并非無(wú)法逾越；無(wú)錫智上新材在耐高溫型碳纖維復(fù)材應(yīng)用方面的成功同樣說(shuō)明了，“中國(guó)制造”的腳步也許慢一點(diǎn)，但是始終在前進(jìn)。（文章來(lái)源：新材料日?qǐng)?bào)）

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