Prije nekoliko dana, NASA i Laboratorij za istraživanje zračnih snaga SAD-a zajednički su razvili novu tehnologiju za 3D ispis visokotemperaturnih polimera, za koju se očekuje da će se u budućnosti primijeniti na svemirske motore. Materijal koji se koristi u ovoj tehnologiji je ugljična vlakna. Brz razvoj modernog ratnog naoružanja i opreme usmjeren je prema niskoj potrošnji energije, velikoj nosivosti, prikrivenosti i velikoj pokretljivosti, a prema materijalima koji se koriste za proizvodnju oružja postavljaju se veći zahtjevi. Složeni materijali od ugljičnih vlakana, poznati kao &; crno zlato &, široko se koriste u nacionalnoj obrambenoj i vojnoj industriji zbog svojih izvrsnih svojstava materijala. Korištenje materijala od ugljičnih vlakana za stvaranje boljeg oružja i opreme odavno je postalo novo bojište na kojem se natječu vojne sile.
Fascinantno&"crno zlato &"
Sjetite se robota&"Big White &"; u animiranom filmu Big Hero 6? Prototip ovog medicinskog robota koji je dotaknuo bezbroj ljudi izrađen je od materijala od ugljičnih vlakana. To mu omogućuje da podnese drobljenje i udaranje. Zapravo, čak je i borbeni avion F-35, koji je prije bio u problemu prekomjerne težine, napokon ostvario svoj san o letenju koristeći do 35% kompozitnih materijala od ugljičnih vlakana. Ugljična vlakna, poznata kao&"crno zlato [GG", dugo su se široko koristila u području nacionalne obrane i vojske. Neizostavan je osnovni materijal za rakete, satelite, projektile, borbene avione i brodove.
Podrijetlo ugljičnih vlakana može se pratiti do 1860. godine. Englez Joseph Swan izumio je i patentirao ugljična vlakna kada je izradio žarnu nit električnog svjetla. Ugljična vlakna doista su uvela&quout; blowout" fazi istraživanja i primjene, ili nešto nakon 1950 -ih. Godine 1958. američki su istraživači prvi put otkrili ugljična vlakna visokih performansi, a zatim japanski i britanski istraživači kako bi poboljšali i nadogradili performanse ugljičnih vlakana. Do 1970-ih, materijali od ugljičnih vlakana počeli su se pojavljivati u konstrukcijskim dijelovima borbenih zrakoplova, a materijali od ugljičnih vlakana mogu se vidjeti na lovačkim zrakoplovima poput F-15, B-1, F-16 i F-18. Osim lovaca F-22 i F-35 američkih zračnih snaga' koji koriste kompozitne materijale od ugljičnih vlakana, X-47B, Global Hawk i druga oprema također koriste materijale od ugljičnih vlakana kako bi postigli značajno povećanje nosivosti, izdržljivost i preživljavanje.
Nije pretjerano opisati materijale od ugljičnih vlakana kao&"stijene čvrste i žilave kao kosa [GG". Bez obzira na činjenicu da su materijali od ugljičnih vlakana mekani i obradivi poput tekstilnih vlakana, oni su nova generacija materijala visokih performansi veće čvrstoće od čelika, otpornosti na koroziju, otpornosti na visoke temperature i dobre električne i toplinske vodljivosti. Bicikli od materijala od ugljičnih vlakana s kojima ljudi obično dolaze u kontakt najčešće se oslanjaju na nedostatak plastične deformacije materijala od ugljičnih vlakana, što ne samo da smanjuje težinu karoserije automobila, već i uvelike poboljšava vijek trajanja bicikla.
Trenutno još uvijek postoji veliki prostor za poboljšanje karakteristika kompozitnih materijala od ugljičnih vlakana. U području smole na kojem su usmjereni materijali od ugljičnih vlakana, primjena ugljičnih vlakana dodatno će povećati vijek trajanja različitih dijelova naoružanja i opreme te će značajno poboljšati žilavost, otpornost na zamor, proizvodnost i otpornost na toplinu i vlagu oružje. 3D ispis koji su postigli Nacionalna uprava za aeronautiku i svemir i Istraživački laboratorij američkih zračnih snaga dodatno će poboljšati pouzdanost obrade velikih i složenih dijelova.
& "kralj novih materijala [GG" quot; u konkurenciji velikih sila
Brz razvoj modernog ratnog naoružanja i opreme prema niskoj potrošnji energije, velikom nosivosti, prikrivenosti i velikoj mobilnosti postavio je nove i veće zahtjeve za novu materijalnu tehnologiju proizvodnje oružja i opreme. Gledajući unatrag u povijest, nije teško ustanoviti da svaki put kada se napravi veliki napredak u istraživanju materijala od ugljičnih vlakana, to prati snažno povlačenje povezanih vojnih potreba. Pedesetih godina prošlog stoljeća, radi rješavanja ključnih tehničkih problema, kao što su otpornost na visoke temperature i otpornost na koroziju raketnih mlaznica i bojevih glava, Sjedinjene Države preuzele su vodeću ulogu u razvoju ugljičnih vlakana na bazi viskoze. Od tada, pojavom većih performansi i više vrsta materijala od ugljičnih vlakana, naizgled meka vlakna postala su&"kralj novih materijala [GG"; u konkurenciji velikih sila.
Ugljična vlakna nova su vrsta vlakana visokih performansi sa sadržajem ugljika većim od 95%. Teško je proizvesti i važan je pokazatelj naprednih performansi sustava opreme naoružanja. Proces proizvodnje materijala od ugljičnih vlakana vrlo je složen i uključuje kemikalije, tekstil, materijale, precizne strojeve i druga područja. To je sustavni projekt koji integrira multidisciplinarnu, profinjenu i vrhunsku tehnologiju. Budući da je cijeli proizvodni proces povezan s preciznom kontrolom tisuća parametara, kao što su vlaga, koncentracija, viskoznost i brzina protoka, malo nemara ozbiljno će utjecati na performanse i stabilnost kvalitete materijala od ugljičnih vlakana. Stoga samo nekoliko zemalja može stabilno proizvoditi materijale od ugljičnih vlakana visokih performansi.
Zapravo, materijali od ugljičnih vlakana, osobito prekursori od karbonskih vlakana velike čvrstoće, mogu se koristiti u razvoju oružja i opreme visokih performansi, pa su tako dosegli razinu embarga na popisu izvoza nekih zemalja u usporedbi s tehnologijom nuklearnog oružja. Stoga je razvoj nove generacije materijala od ugljičnih vlakana te naoružanja i opreme viših performansi postao" istaknuti" kako bi se različite vojne sile natjecale s najnovijom snagom. Trenutno su razne vojne sile usmjerile svoje poglede na područje&"materijala od ugljičnih vlakana [GG"; te se utrkuju u pokretanju srodnih planova za razvoj materijala od karbonskih vlakana, što bi moglo potaknuti&konkurenciju" u razvoju materijala od ugljičnih vlakana. Agencija za napredne istraživačke projekte Ministarstva obrane SAD -a ranije je ulagala velika sredstva u projekte poboljšanja čvrstoće materijala od ugljičnih vlakana, a Nacionalna uprava za aeronautiku i svemir također je aktivno ulagala u istraživanja novih sustava toplinske zaštite od ugljičnih vlakana.
& quot; Do svijeta pod morem" ima široke izglede za razvoj
S povećanjem zrelosti srodnih tehnologija i sve većom potražnjom za oružjem i opremom, primjena materijala od ugljičnih vlakana također postaje sve savršenija. Materijali od ugljičnih vlakana s mnogim prednostima, poput male težine, velike čvrstoće i otpornosti na kemijsku koroziju, moraju ući u područje naoružanja i opreme na svestrani način i postići&"svijet pod morem [ GG] ", sa širokim izgledima za razvoj.
U području zrakoplovne proizvodnje primjena materijala od ugljičnih vlakana odavno je neophodna. Glavno tijelo borbene kacige F-35 koristi materijale od ugljičnih vlakana visokih performansi koji mogu projicirati brzinu leta, smjer, nadmorsku visinu, podatke o meti i radarska upozorenja izravno na masku kacige &, pružajući pilotima nezapamćene svjesnost o situaciji. Zrakoplov na solarni pogon "Solar Impulse 2" koji je započeo svoje globalno putovanje leta 2015. koristi materijale od ugljičnih vlakana kao "topli premaz" za 80% ukupne strukture, što također štedi više energije tijekom leta. Osim što zadovoljava tjelesnu težinu' smanjenje tjelesne težine i posebne zahtjeve za izvedbom, materijal od ugljičnih vlakana koji može učinkovito apsorbirati radarske valove također postavlja&"skriveni premaz &"; na borcu. Trup američkog bombardera B-2 i lovca F-117A također koristi materijale koji apsorbiraju ugljična vlakna.
U području dronova, materijali od ugljičnih vlakana postali su nezamjenjivi&"najbolja školjka &". Kako bi se osigurala nosivost i izdržljivost, ljusci bespilotne letjelice potrebni su posebni materijali s velikom strukturnom čvrstoćom i malom težinom. U usporedbi s aluminijskim legurama i inženjerskom plastikom koja se prije široko koristila, materijali od ugljičnih vlakana su male težine, velike čvrstoće i imaju bolju elektromagnetsku zaštitu i prikrivene karakteristike te su prikladniji za integriranu proizvodnju i oblikovanje. U budućnosti će oni postati glavni materijal za bespilotne letjelice. . Konkretno, mikro bespilotna letjelica napravljena od ugljičnih vlakana i teška samo 106 miligrama može ući u stisnuti uski prostor za traženje informacija i ima širok raspon mogućnosti primjene u vojnom i civilnom području.
Materijali od ugljičnih vlakana ne mogu samo otići u nebo, već i u more. US" Ford" nosač zrakoplova koristi veliki broj materijala od ugljičnih vlakana za&"mršavljenje"." Kraljevska švedska mornarica&"Visby &"; klasa stealth fregata koristi materijale od ugljičnih vlakana, koji ne samo da imaju visoku čvrstoću i izdržljivost, već imaju i izvrsnu otpornost na udarce. Indijska mornarica također je uvozila materijale od ugljičnih vlakana isključivo iz Švedske pri proizvodnji&"Giltan [GG"; i&"Kavalati &"; fregate.
Osim toga, materijali od ugljičnih vlakana također se široko koriste u satelitima, projektilima i raketnim motorima. Pogotovo kada se sateliti suočavaju s&"ledom i vatrom &"; tijekom svemirskog leta, materijali od ugljikovih vlakana s gotovo zanemarivim koeficijentom toplinskog širenja upravo su" saviors" satelita. Istraživači su čak predstavili cijev od ugljičnih vlakana, koja može uvelike poboljšati točnost gađanja, izdržljivost i vijek trajanja vatrenog oružja. A" velika drama" koji pripada vojnoj primjeni ugljičnih vlakana tek je počeo.
