Il y a quelques jours, la NASA et le laboratoire de recherche de l'US Air Force ont développé conjointement une nouvelle technologie pour l'impression 3D de polymères à haute température, qui devrait être appliquée aux moteurs aérospatiaux à l'avenir. Le matériau utilisé dans cette technologie est la fibre de carbone. Le développement rapide des armes et équipements de guerre modernes va vers une faible consommation d'énergie, une charge utile importante, une furtivité et une mobilité élevée, et des exigences plus élevées sont imposées aux matériaux utilisés pour fabriquer des armes. Les matériaux composites en fibre de carbone, connus sous le nom de"or noir", sont largement utilisés dans la défense nationale et les industries militaires en raison de leurs excellentes propriétés matérielles. L'utilisation de matériaux en fibre de carbone pour créer des armes et des équipements plus performants est depuis longtemps devenue un nouveau champ de bataille où les puissances militaires s'affrontent.
Le fascinant"or noir"
Souvenez-vous du robot"Big White" dans le film d'animation Big Hero 6 ? Le prototype de ce robot médical qui a touché d'innombrables personnes est fait de matériaux en fibre de carbone. Cela lui permet de résister à l'écrasement et aux coups. En fait, même l'avion de chasse F-35, qui était auparavant troublé par le problème du surpoids, a finalement réalisé son rêve de voler en utilisant jusqu'à 35 % de matériaux composites en fibre de carbone. La fibre de carbone, connue sous le nom de"or noir", est depuis longtemps largement utilisée dans le domaine de la défense nationale et militaire. C'est un matériau de base indispensable pour les fusées, les satellites, les missiles, les avions de combat et les navires.
L'origine de la fibre de carbone remonte à 1860. L'Anglais Joseph Swan a inventé et breveté la fibre de carbone lorsqu'il a fabriqué le filament d'une lampe électrique. La fibre de carbone a vraiment inauguré le"l'explosion" stade de la recherche et de l'application, ou quelque chose après les années 1950. En 1958, des chercheurs américains ont découvert pour la première fois la fibre de carbone haute performance, suivis par des chercheurs japonais et britanniques pour améliorer et améliorer les performances de la fibre de carbone. Dans les années 1970, des matériaux en fibre de carbone ont commencé à apparaître dans les pièces structurelles des avions de combat, et des matériaux en fibre de carbone peuvent être vus sur des avions de combat tels que F-15, B-1, F-16 et F-18. En plus des chasseurs F-22 et F-35 de l'US Air Force&utilisant des matériaux composites en fibre de carbone, le X-47B, le Global Hawk et d'autres équipements utilisent également des matériaux en fibre de carbone pour obtenir une augmentation substantielle de la charge utile, endurance et capacité de survie.
Il n'est pas exagéré de décrire les matériaux en fibre de carbone comme&"solides comme du roc et résistants comme des cheveux &". Indépendamment du fait que les matériaux en fibre de carbone sont aussi doux et transformables que les fibres textiles, il s'agit d'une nouvelle génération de matériaux haute performance avec une résistance supérieure à celle de l'acier, une résistance à la corrosion, une résistance aux températures élevées et une bonne conductivité électrique et thermique. Les vélos en fibre de carbone avec lesquels les gens entrent généralement en contact reposent le plus souvent sur l'absence de déformation plastique des matériaux en fibre de carbone, ce qui non seulement réduit le poids de la carrosserie, mais améliore également considérablement la durée de vie du vélo.
À l'heure actuelle, il existe encore une énorme marge d'amélioration des caractéristiques des matériaux composites en fibre de carbone. Dans le domaine des résines où se concentrent les matériaux en fibre de carbone, l'application de la fibre de carbone augmentera encore la durée de vie de diverses pièces d'armes et d'équipements, et améliorera considérablement la résistance aux chocs, la résistance à la fatigue, la fabricabilité et la résistance à la chaleur et à l'humidité de armes. L'impression 3D réalisée par la National Aeronautics and Space Administration et le US Air Force Research Laboratory améliorera encore la fiabilité du traitement des pièces de grande taille et complexes.
Le"roi des nouveaux matériaux" en compétition entre les grandes puissances
Le développement rapide des armes et équipements de guerre modernes vers une faible consommation d'énergie, des charges utiles importantes, la furtivité et une mobilité élevée a mis en avant des exigences nouvelles et plus élevées pour la nouvelle technologie matérielle de fabrication d'armes et d'équipements. Avec le recul de l'histoire, il n'est pas difficile de constater que chaque fois qu'un progrès majeur de la recherche est réalisé sur les matériaux en fibre de carbone, il s'accompagne d'une forte traction des besoins militaires connexes. Dans les années 1950, afin de résoudre des problèmes techniques clés tels que la résistance à haute température et la résistance à la corrosion des tuyères de missiles et des ogives, les États-Unis ont pris l'initiative de développer des fibres de carbone à base de viscose. Depuis lors, avec l'émergence de plus hautes performances et plus de variétés de matériaux en fibre de carbone, les fibres apparemment douces sont devenues le"roi des nouveaux matériaux" en compétition entre les grandes puissances.
La fibre de carbone est un nouveau type de fibre haute performance avec une teneur en carbone de plus de 95%. Il est difficile à fabriquer et constitue un indicateur important des performances avancées des systèmes d'équipement d'armes. Le processus de fabrication des matériaux en fibre de carbone est très complexe, impliquant des produits chimiques, des textiles, des matériaux, des machines de précision et d'autres domaines. Il s'agit d'un projet systématique intégrant une technologie multidisciplinaire, raffinée et haut de gamme. Étant donné que l'ensemble du processus de production est lié au contrôle de haute précision de milliers de paramètres tels que l'humidité, la concentration, la viscosité et le débit, un peu de négligence affectera sérieusement les performances et la stabilité de la qualité des matériaux en fibre de carbone. Par conséquent, seuls quelques pays peuvent produire de manière stable des matériaux en fibre de carbone haute performance.
En fait, les matériaux en fibre de carbone, en particulier les précurseurs de fibre de carbone à haute résistance, peuvent être utilisés dans le développement d'armes et d'équipements de haute performance, et ont donc atteint un niveau d'embargo sur la liste d'exportation de certains pays à égalité avec la technologie des armes nucléaires. Par conséquent, le développement d'une nouvelle génération de matériaux en fibre de carbone et d'armes et d'équipements plus performants est devenu un"point culminant" pour que diverses puissances militaires rivalisent avec une force de pointe. À l'heure actuelle, diverses puissances militaires ont jeté leur dévolu sur le domaine des"matériaux en fibre de carbone" et se précipitent pour lancer des plans connexes pour le développement de matériaux en fibre de carbone, ce qui pourrait déclencher une"concurrence" dans le développement de matériaux en fibre de carbone. L'Advanced Research Projects Agency du département américain de la Défense a déjà investi massivement dans des projets visant à améliorer la résistance des matériaux en fibre de carbone, et la National Aeronautics and Space Administration a également activement investi dans la recherche de nouveaux systèmes de protection thermique en fibre de carbone.
& quot; Jusqu'au monde sous la mer" a de larges perspectives de développement
Avec la maturité croissante des technologies connexes et la demande croissante d'armes et d'équipements, l'application des matériaux en fibre de carbone devient également de plus en plus parfaite. Les matériaux en fibre de carbone présentant de nombreux avantages, tels que la légèreté, la résistance élevée et la résistance à la corrosion chimique, sont destinés à entrer dans le domaine des armes et des équipements de manière globale et à atteindre"le monde sous-marin [ GG] quot;, avec de larges perspectives de développement.
Dans le domaine de la construction aéronautique, l'application de matériaux en fibre de carbone est depuis longtemps indispensable. Le corps principal du casque de vol de chasse F-35 utilise des matériaux en fibre de carbone haute performance, qui peuvent projeter la vitesse, le cap, l'altitude, les informations sur les cibles et les avertissements radar directement sur le masque du casque's, offrant aux pilotes une expérience sans précédent connaissance de la situation. L'avion solaire « Solar Impulse 2 » qui a commencé son voyage de vol mondial en 2015 utilise des matériaux en fibre de carbone comme « manteau chaud » pour 80 % de la structure globale, ce qui permet également d'économiser plus d'énergie pendant le vol. En plus de répondre aux exigences de réduction de poids et de performances spéciales du corps's, le matériau en fibre de carbone qui peut absorber efficacement les ondes radar met également un"revêtement furtif" sur le combattant. Le fuselage du bombardier américain B-2 et du chasseur F-117A utilise également des matériaux absorbants en fibre de carbone.
Dans le domaine des drones, les matériaux en fibre de carbone sont devenus l'irremplaçable"meilleure coque". Afin d'assurer la capacité de charge et l'endurance, la coque de l'UAV a besoin de matériaux spéciaux avec une résistance structurelle élevée et un poids léger. Par rapport aux alliages d'aluminium et aux plastiques techniques qui ont été largement utilisés auparavant, les matériaux en fibre de carbone sont légers, très résistants et ont de meilleures caractéristiques de blindage électromagnétique et de furtivité, et ils sont plus pratiques pour la fabrication et le moulage intégrés. À l'avenir, ils sont destinés à devenir le matériau principal des obus de drones. . En particulier, le micro-véhicule aérien sans pilote en fibre de carbone et pesant seulement 106 milligrammes peut pénétrer dans l'espace étroit et resserré pour rechercher des informations, et a un large éventail de perspectives d'application dans les domaines militaire et civil.
Les matériaux en fibre de carbone peuvent non seulement aller au ciel, mais aussi à la mer. Les États-Unis"Ford" Le porte-avions utilise un grand nombre de matériaux en fibre de carbone pour&"mincir"." La Marine royale suédoise"Visby" La frégate furtive de classe utilise des matériaux en fibre de carbone, qui ont non seulement une résistance et une durabilité élevées, mais également une excellente résistance aux chocs. La marine indienne a également importé des matériaux en fibre de carbone exclusivement de Suède lors de la fabrication du"Giltan" et"Kavalati" frégates.
En outre, les matériaux en fibre de carbone sont également largement utilisés dans les satellites, les missiles et les moteurs de fusée. Surtout lorsque les satellites font face à"ice and fire" pendant le vol spatial, les matériaux en fibre de carbone avec un coefficient de dilatation thermique presque négligeable sont précisément les"sauveurs" de satellites. Les chercheurs ont même introduit un canon en fibre de carbone, qui peut grandement améliorer la précision de tir, la durabilité et la durée de vie du canon de l'arme à feu. Un"grand drame" appartenant à l'application militaire de la fibre de carbone vient de commencer.
