近日美国国家航空航天局与美国空军研究实验室联合研制出了3D打印耐高温聚合物新技术，未来有望应用于航空航天发动机，该技术使用的材料为碳纤维。

在现代战争武器装备向着低能耗、大载荷、隐身化和高机动性的发展趋势下，各国对制造武器的材料也提出了更高要求。被誉为“黑色黄金”的碳纤维复合材料，因其优异的材料特性而被广泛应用于国防军工等领域。

令人着迷的“黑色黄金”

还记得动画电影《超能陆战队》里的机器人“大白”吗？这个感动了无数人的医疗机器人的原型，体内骨骼正是由碳纤维材料打造，这才让外形软绵绵的他能经受住碾压摔打。事实上，就连此前曾经为超重问题所困扰的F-35战斗机，最终也使用了多达35%的碳纤维复合材料。被誉为“黑色黄金”的碳纤维在20世纪70年代，开始在战斗机结构件上崭露头角，F-15、B-1、F-16和F-18等战机上都能看到碳纤维材料的身影。除美国空军的F-22和F-35战斗机大量采用碳纤维复合材料外，X-47B、“全球鹰”无人机等装备更是借助碳纤维材料，实现了有效载荷、续航能力和生存能力的大幅度提升。

用“坚如磐石、韧如发丝”来形容碳纤维材料毫不为过。别看碳纤维材料像纺织纤维一样柔软可加工，却是一种强度比钢大，且耐腐蚀、耐高温、导电导热性好的新一代高性能材料。目前，碳纤维复合材料的特性还存在着巨大的提升空间，在碳纤维材料重点研究的树脂领域，碳纤维的应用将进一步提升武器装备各部件的使用寿命，并将显著改善武器装备抗冲击韧性、耐疲劳损伤性、工艺性和耐湿热性。

大国竞争的“新材料之王”

回顾工业史我们不难发现，碳纤维材料每次取得重大研究进展，都伴随着相关军事需求的有力牵引。20世纪50年代，为解决导弹喷管和弹头耐高温、耐腐蚀等关键技术难题，美国率先研制出了粘胶基碳纤维，此后，伴随着更高性能、更多品种碳纤维材料的出现，看似柔软的纤维也成了大国竞争的“新材料之王”。

碳纤维是含碳量在95%以上的新型高性能纤维，制造技术难度大，是衡量武器装备系统先进性能的重要标志。其制造工艺十分复杂，涉及化工、纺织、材料、精密机械等领域，是一项集多学科、精细化、高尖端技术于一体的系统工程，目前只有极少数国家能稳定生产出高性能碳纤维材料。因此碳纤维材料尤其是可用于高性能武器制造的高强度碳纤维原丝，在一些国家的出口清单上达到了与核武器技术相提并论的禁运等级，所以碳纤维材料的研制便理所当然成为了各军事强国比拼尖端实力的“重头戏”。

制胜长空的“技术支持”

在航空制造领域，碳纤维材料的应用早已不可或缺。F-35战斗机飞行头盔主体已经全部采用了高性能碳纤维材料，可将空速、航向、高度、目标信息和雷达警告等直接投射到头盔的面罩上，为飞行员提供了前所未有的态势感知能力；而2015年开启全球飞行之旅的“阳光动力2号”太阳能飞机，则在整体结构的80%都采用了碳纤维材料作为“保暖外衣”。除满足机体减重和特殊性能需求外，能有效吸收雷达波的碳纤维材料还为战机披上了“隐身外衣”，美国B-2隐身轰炸机的机身和F-117A隐身战斗机也都采用了碳纤维吸波材料。

在无人机领域，碳纤维材料更成为无可替代的“最佳外壳”。为保证承载和续航能力，无人机外壳需要结构强度大、重量轻的特殊材料。相比于此前广泛应用的铝合金和工程塑料，碳纤维材料重量轻、强度高，还具有较好的电磁屏蔽和隐身特性，且一体化制作成型较为方便，未来势必成为无人机外壳的主要材料。

此外，碳纤维材料也被大量应用于卫星、导弹和火箭发动机。尤其是卫星在太空飞行时面临“冰火两重天”，热膨胀系数几乎可以忽略不计的碳纤维材料恰恰是卫星的“拯救者”。伴随着相关技术的日渐成熟和武器装备需求的不断加大，碳纤维材料的应用正在日趋完善——一场属于碳纤维应用于航空领域的“大戏”，正在拉开帷幕……

【转载声明】：本网站所转载的文章，其版权均归原作者所有，遵循原作者的版权声明，如果原文没有版权声明，我们将按照目前互联网开放的原则，在不通知作者的情况下转载文章。如果转载行为不符合作者的版权声明或者作者不同意转载，请来信告知：qbw@fiberglass365.com。如其他媒体或个人从本微信公众号转载有关文章时，务必尊重原作者的著作权，保留本网注明的“稿件来源”，并自负版权等法律责任。