Před několika dny NASA a americká výzkumná laboratoř leteckých sil společně vyvinuly novou technologii pro 3D tisk vysokoteplotních polymerů, která by měla být v budoucnosti aplikována na letecké motory. Materiál použitý v této technologii je uhlíkové vlákno. Rychlý vývoj moderních válečných zbraní a vybavení směřuje k nízké spotřebě energie, velkému užitečnému zatížení, nenápadnosti a vysoké mobilitě a na materiály použité k výrobě zbraní jsou kladeny vyšší požadavky. Kompozitní materiály z uhlíkových vláken, známé jako&„černé zlato &“, jsou díky svým vynikajícím materiálovým vlastnostem široce používány v národním obranném a vojenském průmyslu. Využití materiálů z uhlíkových vláken k vytváření výkonnějších zbraní a vybavení se již dlouho stává novým bitevním polem, kde soutěží vojenské mocnosti.
Fascinující" černé zlato"
Pamatujte na robota" Big White" v animovaném filmu Big Hero 6? Prototyp tohoto lékařského robota, který zasáhl bezpočet lidí, je vyroben z materiálů z uhlíkových vláken. To mu umožňuje vydržet drcení a bití. Ve skutečnosti dokonce i stíhačka F-35, kterou dříve trápil problém s nadváhou, si konečně splnila svůj sen létat s využitím až 35% kompozitních materiálů z uhlíkových vláken. Uhlíková vlákna, známá jako&„černé zlato &, jsou již dlouho široce používána v oblasti národní obrany a armády. Jedná se o nepostradatelný základní materiál pro rakety, satelity, rakety, stíhačky a lodě.
Původ uhlíkových vláken lze vysledovat až do roku 1860. Angličan Joseph Swan vynalezl a patentoval uhlíková vlákna, když vyrobil vlákno elektrického světla. Uhlíkové vlákno skutečně zahájilo&"foukání &"; fáze výzkumu a aplikace, nebo něco po padesátých letech minulého století. V roce 1958 objevili američtí vědci poprvé vysoce výkonná uhlíková vlákna a poté japonští a britští vědci s cílem zlepšit a vylepšit výkon uhlíkových vláken. V sedmdesátých letech začaly ve strukturálních částech stíhacích letadel vycházet materiály z uhlíkových vláken a materiály z uhlíkových vláken lze vidět na stíhacích letounech, jako jsou F-15, B-1, F-16 a F-18. Kromě stíhaček US Air Force' s F-22 a F-35 využívajících kompozitní materiály z uhlíkových vláken používají X-47B, Global Hawk a další vybavení také materiály z uhlíkových vláken, aby dosáhly podstatného zvýšení užitečného zatížení, vytrvalost a schopnost přežít.
Není přehnané popsat materiály z uhlíkových vláken jako&"pevné jako kameny a houževnaté &". Bez ohledu na skutečnost, že materiály z uhlíkových vláken jsou stejně měkké a zpracovatelné jako textilní vlákna, jsou novou generací vysoce výkonných materiálů s větší pevností než ocel, odolností proti korozi, vysokou teplotní odolností a dobrou elektrickou a tepelnou vodivostí. Jízdní kola z materiálu z uhlíkových vláken, se kterými lidé obvykle přicházejí do styku, nejčastěji spoléhají na nedostatek plastické deformace materiálů z uhlíkových vláken, což nejen snižuje hmotnost karoserie, ale také výrazně zlepšuje životnost jízdního kola.
V současné době je stále velký prostor pro zlepšování vlastností kompozitních materiálů z uhlíkových vláken. V oblasti pryskyřice, na kterou se zaměřují materiály z uhlíkových vláken, aplikace uhlíkových vláken dále prodlouží životnost různých částí výzbroje a vybavení a výrazně zlepší houževnatost, odolnost proti únavě, vyrobitelnost a odolnost proti teplu a vlhkosti zbraně. 3D tisk dosažený Národním úřadem pro letectví a vesmír a výzkumnou laboratoří amerického letectva dále zvýší spolehlivost zpracování velkých a složitých dílů.
& "král nových materiálů &" v soutěži mezi velmocemi
Rychlý vývoj moderních válečných zbraní a vybavení směrem k nízké spotřebě energie, velkému užitečnému zatížení, nenápadnosti a vysoké mobilitě přinesl nové a vyšší požadavky na novou materiální technologii výroby zbraní a vybavení. Když se ohlédneme zpět do historie, není těžké zjistit, že pokaždé, když je v materiálech z uhlíkových vláken učiněn velký pokrok v oblasti výzkumu, je doprovázen silným tahem souvisejících vojenských potřeb. V 50. letech 20. století se Spojené státy ujaly vedení ve vývoji uhlíkových vláken na bázi viskózy, aby vyřešily klíčové technické problémy, jako je odolnost proti vysokým teplotám a odolnost proti korozi u raketových trysek a hlavic. Od té doby, se vznikem vyššího výkonu a více druhů materiálů z uhlíkových vláken, se zdánlivě měkká vlákna stala&"králem nových materiálů &"; v soutěži mezi velmocemi.
Uhlíková vlákna jsou novým typem vysoce výkonných vláken s obsahem uhlíku více než 95%. Výroba je obtížná a je důležitým ukazatelem pokročilé výkonnosti systémů zbraňového vybavení. Výrobní proces materiálů z uhlíkových vláken je velmi složitý, zahrnuje chemické, textilní, materiály, přesné stroje a další obory. Jedná se o systematický projekt integrující multidisciplinární, vytříbenou a špičkovou technologii. Protože celý výrobní proces souvisí s vysoce přesným řízením tisíců parametrů, jako je vlhkost, koncentrace, viskozita a průtok, bude malá nedbalost vážně ovlivnit výkonnost a stabilitu kvality materiálů z uhlíkových vláken. Proto jen několik zemí dokáže stabilně vyrábět vysoce výkonné materiály z uhlíkových vláken.
Materiály z uhlíkových vláken, zejména prekurzory uhlíkových vláken s vysokou pevností, lze ve skutečnosti použít při vývoji vysoce výkonných zbraní a vybavení, a dosáhly tak úrovně embarga na vývozním seznamu některých zemí srovnatelných s technologií jaderných zbraní. Proto se vývoj nové generace materiálů z uhlíkových vláken a výkonnějších zbraní a vybavení stal&"; zvýrazněním &"; aby různé vojenské síly mohly konkurovat špičkové síle. V současné době se různé vojenské mocnosti zaměřily na oblast&„materiálů z uhlíkových vláken &“; a závodí, aby zahájily související plány pro vývoj materiálů z uhlíkových vláken, které mohou vyvolat&„soutěž &“; při vývoji materiálů z uhlíkových vláken. Agentura pro pokročilé výzkumné projekty amerického ministerstva obrany dříve investovala značné prostředky do projektů na zlepšení pevnosti materiálů z uhlíkových vláken a Národní úřad pro letectví a vesmír také aktivně investoval do výzkumu nových systémů tepelné ochrany z uhlíkových vláken.
& quot; Až do světa pod mořem" má široké vyhlídky na rozvoj
S rostoucí vyspělostí souvisejících technologií a rostoucí poptávkou po zbraních a výstroji se také čím dál dokonaleji prosazuje aplikace materiálů z uhlíkových vláken. Materiály z uhlíkových vláken s mnoha výhodami, jako je nízká hmotnost, vysoká pevnost a odolnost proti chemické korozi, jsou povinny vstoupit do oblasti zbraní a vybavení všestranným způsobem a dosáhnout&„světa pod mořem [ GG] s širokými vyhlídkami na rozvoj.
V oblasti letecké výroby je aplikace materiálů z uhlíkových vláken již dlouho nepostradatelná. Hlavní část stíhací přilby F-35 využívá vysoce výkonné materiály z uhlíkových vláken, které mohou promítat rychlost letu, směr, nadmořskou výšku, informace o cíli a varování radaru přímo na masku helmy' poskytuje pilotům bezprecedentní situační uvědomění. Letadlo na solární pohon „Solar Impulse 2“, které zahájilo svou globální letovou cestu v roce 2015, využívá materiály z uhlíkových vláken jako „teplý kabát“ pro 80% celkové struktury, což také šetří více energie během letu. Kromě splnění redukce hmotnosti těla' a požadavků na speciální výkon, materiál z uhlíkových vláken, který může účinně absorbovat radarové vlny, klade také&"stealth coat &"; na stíhačce. Trup amerického bombardéru B-2 a stíhačky F-117A také používá materiály pohlcující uhlíková vlákna.
V oblasti dronů se materiály z uhlíkových vláken staly nenahraditelným&„nejlepším obalem &“. Aby byla zajištěna nosnost a odolnost, skořepina UAV potřebuje speciální materiály s vysokou strukturální pevností a nízkou hmotností. Ve srovnání se slitinami hliníku a technickými plasty, které byly dříve široce používány, mají materiály z uhlíkových vláken nízkou hmotnost, vysokou pevnost a lepší elektromagnetické stínění a nenápadnost a jsou vhodnější pro integrovanou výrobu a lisování. V budoucnu se stanou hlavním materiálem pro skořápky UAV. . Zejména mikropilot bez posádky vyrobený z uhlíkových vláken a vážící pouze 106 miligramů může vstoupit do stísněného úzkého prostoru za účelem hledání informací a má široké spektrum vyhlídek na uplatnění ve vojenské i civilní oblasti.
Materiály z uhlíkových vláken mohou jít nejen do nebe, ale také do moře. USA &; Ford&"; letadlová loď používá k hubnutí&velké množství materiálů z uhlíkových vláken." Královské švédské námořnictvo&"; Visby &"; třída stealth fregata používá materiály z uhlíkových vláken, které mají nejen vysokou pevnost a odolnost, ale také vynikající odolnost proti nárazu. Indické námořnictvo také dováželo materiály z uhlíkových vláken výhradně ze Švédska při výrobě&„Giltan &“; a&"; Kavalati &"; fregaty.
Kromě toho jsou materiály z uhlíkových vláken také široce používány v satelitech, raketách a raketových motorech. Zvláště když satelity čelí&"ledu a ohni &"; během kosmického letu jsou materiály z uhlíkových vláken s téměř zanedbatelným součinitelem tepelné roztažnosti přesně&„zachránci &“; satelitů. Vědci dokonce představili hlaveň z uhlíkových vláken, která může výrazně zlepšit přesnost střelby, trvanlivost a životnost hlavně střelné zbraně. A" velké drama" příslušnost k vojenské aplikaci uhlíkových vláken právě začala.
