Há poucos dias, a NASA e o Laboratório de Pesquisa da Força Aérea dos EUA desenvolveram em conjunto uma nova tecnologia para impressão 3D de polímeros de alta temperatura, que deverá ser aplicada a motores aeroespaciais no futuro. O material utilizado nesta tecnologia é a fibra de carbono. O rápido desenvolvimento de armas e equipamentos de guerra modernos visa baixo consumo de energia, grande carga útil, discrição e alta mobilidade, e requisitos mais elevados são colocados nos materiais usados para fabricar armas. Os materiais compósitos de fibra de carbono, conhecidos como" ouro negro" ;, são amplamente utilizados na defesa nacional e nas indústrias militares devido às suas excelentes propriedades do material. O uso de materiais de fibra de carbono para criar armas e equipamentos de melhor desempenho há muito se tornou um novo campo de batalha onde as potências militares competem.
O fascinante" ouro negro"
Lembre-se do robô" Big White" no filme de animação Big Hero 6? O protótipo deste robô médico que tocou inúmeras pessoas é feito de materiais de fibra de carbono. Isso permite que ele resista a esmagamentos e espancamentos. Na verdade, até mesmo o jato de combate F-35, que antes tinha problemas com o excesso de peso, finalmente realizou seu sonho de voar usando até 35% de materiais compostos de fibra de carbono. A fibra de carbono, conhecida como" ouro negro" ;, há muito que é amplamente utilizada no campo da defesa nacional e militar. É um material básico indispensável para foguetes, satélites, mísseis, caças a jato e navios.
A origem da fibra de carbono remonta a 1860. O inglês Joseph Swan inventou e patenteou a fibra de carbono quando fez o filamento de uma luz elétrica. A fibra de carbono realmente deu início ao" blowout" estágio de pesquisa e aplicação, ou algo depois dos anos 1950. Em 1958, pesquisadores americanos descobriram a fibra de carbono de alto desempenho pela primeira vez, seguidos por pesquisadores japoneses e britânicos para melhorar e atualizar o desempenho da fibra de carbono. Na década de 1970, materiais de fibra de carbono começaram a emergir nas partes estruturais de aviões de caça, e materiais de fibra de carbono podem ser vistos em aviões de caça como F-15, B-1, F-16 e F-18. Além dos caças F-22 e F-35 da Força Aérea dos EUA' s usando materiais compostos de fibra de carbono, X-47B, Global Hawk e outros equipamentos também usam materiais de fibra de carbono para atingir um aumento substancial na carga útil, resistência e sobrevivência.
Não é exagero descrever os materiais de fibra de carbono como &; sólidos como uma rocha e resistentes como o cabelo &. Apesar do fato de que os materiais de fibra de carbono são tão macios e processáveis quanto as fibras têxteis, eles são uma nova geração de materiais de alto desempenho com maior resistência do que o aço, resistência à corrosão, resistência a altas temperaturas e boa condutividade elétrica e térmica. As bicicletas de fibra de carbono com as quais as pessoas normalmente entram em contato geralmente dependem da falta de deformação plástica dos materiais de fibra de carbono, o que não apenas reduz o peso da carroceria do carro, mas também melhora muito a vida útil da bicicleta.
No momento, ainda há muito espaço para melhorias nas características dos materiais compósitos de fibra de carbono. No campo da resina, onde os materiais de fibra de carbono são focados, a aplicação de fibra de carbono aumentará ainda mais a vida útil de várias peças de armamentos e equipamentos e irá melhorar significativamente a resistência ao impacto, resistência à fadiga, capacidade de fabricação e resistência ao calor e umidade de armamento. A impressão 3D obtida pela Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço e pelo Laboratório de Pesquisa da Força Aérea dos EUA aumentará ainda mais a confiabilidade do processamento de peças complexas e de grande porte.
O" rei dos novos materiais" na competição entre as grandes potências
O rápido desenvolvimento de armas e equipamentos de guerra modernos para baixo consumo de energia, grandes cargas úteis, discrição e alta mobilidade apresentou novos e maiores requisitos para a nova tecnologia de materiais de fabricação de armas e equipamentos. Olhando para trás na história, não é difícil descobrir que toda vez que um grande progresso de pesquisa é feito em materiais de fibra de carbono, ele é acompanhado por uma forte tração nas necessidades militares relacionadas. Na década de 1950, para resolver problemas técnicos importantes, como resistência a altas temperaturas e resistência à corrosão de bicos de mísseis e ogivas, os Estados Unidos assumiram a liderança no desenvolvimento de fibras de carbono à base de viscose. Desde então, com o surgimento de maior desempenho e mais variedades de materiais de fibra de carbono, as fibras aparentemente macias se tornaram o" rei dos novos materiais" na competição entre as grandes potências.
A fibra de carbono é um novo tipo de fibra de alto desempenho com um teor de carbono de mais de 95%. É difícil de fabricar e é um indicador importante do desempenho avançado dos sistemas de equipamentos de armas. O processo de fabricação de materiais de fibra de carbono é muito complexo, envolvendo produtos químicos, têxteis, materiais, máquinas de precisão e outros campos. É um projeto sistemático que integra tecnologia multidisciplinar, refinada e de ponta. Como todo o processo de produção está relacionado ao controle de alta precisão de milhares de parâmetros, como umidade, concentração, viscosidade e taxa de fluxo, um pouco de descuido afetará seriamente o desempenho e a estabilidade da qualidade dos materiais de fibra de carbono. Portanto, apenas alguns países podem produzir de forma estável materiais de fibra de carbono de alto desempenho.
Na verdade, materiais de fibra de carbono, especialmente precursores de fibra de carbono de alta resistência, podem ser usados no desenvolvimento de armas e equipamentos de alto desempenho e, portanto, atingiram um nível de embargo na lista de exportação de alguns países no mesmo nível da tecnologia de armas nucleares. Portanto, o desenvolvimento de uma nova geração de materiais de fibra de carbono e armas e equipamentos de alto desempenho tornou-se um" destaque" para várias potências militares competirem com força de ponta. Presentemente, várias potências militares estão de olho no campo dos" materiais de fibra de carbono" e estão correndo para lançar planos relacionados para o desenvolvimento de materiais de fibra de carbono, o que pode desencadear uma" competição" no desenvolvimento de materiais de fibra de carbono. A Agência de Projetos de Pesquisa Avançada do Departamento de Defesa dos EUA já investiu pesadamente em projetos para melhorar a resistência dos materiais de fibra de carbono, e a Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço também investiu ativamente na pesquisa de novos sistemas de proteção térmica de fibra de carbono.
& quot; Até o mundo sob o mar" tem amplas perspectivas de desenvolvimento
Com a crescente maturidade das tecnologias relacionadas e a crescente demanda por armas e equipamentos, a aplicação de materiais de fibra de carbono também está se tornando cada vez mais perfeita. Materiais de fibra de carbono com muitas vantagens, como peso leve, alta resistência e resistência à corrosão química, são obrigados a entrar no campo de armamentos e equipamentos de uma maneira geral e alcançar" o mundo sob o mar [ GG] quot ;, com amplas perspectivas de desenvolvimento.
No campo da fabricação de aviação, a aplicação de materiais de fibra de carbono há muito é indispensável. O corpo principal do capacete de voo do caça F-35 usa materiais de fibra de carbono de alto desempenho, que podem projetar velocidade do ar, proa, altitude, informações do alvo e avisos de radar diretamente na máscara do capacete' proporcionando aos pilotos uma experiência sem precedentes consciência situacional. A aeronave movida a energia solar “Solar Impulse 2” que iniciou sua jornada global em 2015 usa materiais de fibra de carbono como um “casaco quente” para 80% da estrutura geral, o que também economiza mais energia durante o voo. Além de atender aos requisitos de redução de peso e desempenho especial da carroceria' o material de fibra de carbono que pode absorver ondas de radar de maneira eficaz também apresenta um" casaco furtivo" no lutador. A fuselagem do bombardeiro americano B-2 e do caça F-117A também usa materiais que absorvem fibra de carbono.
No campo dos drones, os materiais de fibra de carbono tornaram-se o melhor invólucro&insubstituível &. A fim de garantir a capacidade de carga e resistência, o casco do UAV precisa de materiais especiais com alta resistência estrutural e peso leve. Em comparação com ligas de alumínio e plásticos de engenharia que foram amplamente usados antes, os materiais de fibra de carbono são leves em peso, alta resistência e têm melhor proteção eletromagnética e características furtivas, e são mais convenientes para fabricação e moldagem integradas. No futuro, eles deverão se tornar o principal material para os projéteis de UAV. . Em particular, o veículo aéreo micro-não tripulado feito de fibra de carbono e pesando apenas 106 miligramas pode entrar no espaço estreito apertado para pesquisar informações e tem uma ampla gama de possibilidades de aplicação nos campos militar e civil.
Os materiais de fibra de carbono não só podem ir para o céu, mas também para o mar. Os EUA" Ford" O porta-aviões usa um grande número de materiais de fibra de carbono para&emagrecer." The Royal Swedish Navy" Visby" fragata stealth classe usa materiais de fibra de carbono, que não só tem alta resistência e durabilidade, mas também tem excelente resistência ao impacto. A Marinha indiana também importou materiais de fibra de carbono exclusivamente da Suécia ao fabricar o" Giltan" e&Kavalati" fragatas.
Além disso, os materiais de fibra de carbono também são amplamente utilizados em satélites, mísseis e motores de foguetes. Especialmente quando os satélites enfrentam" gelo e fogo" durante o vôo espacial, os materiais de fibra de carbono com coeficiente de expansão térmica quase desprezível são precisamente os&salvadores" de satélites. Os pesquisadores até introduziram um cano de fibra de carbono, que pode melhorar muito a precisão do tiro, durabilidade e vida útil do cano da arma de fogo. Um" grande drama" pertencente à aplicação militar de fibra de carbono apenas começou.
