Mõni päev tagasi töötasid NASA ja USA õhujõudude uurimislabor ühiselt välja uue kõrgteemaliste polümeeride 3D-printimise tehnoloogia, mida loodetakse tulevikus rakendada ka kosmoses kasutatavates mootorites. Selle tehnoloogia materjal on süsinikkiud. Kaasaegsete sõjarelvade ja -varustuse kiire areng on suunatud madalale energiatarbimisele, suurele koormusele, vargusele ja suurele liikuvusele ning relvade valmistamiseks kasutatavatele materjalidele esitatakse kõrgemad nõuded. Süsinikkiust komposiitmaterjale, mida tuntakse kui&"; musta kulda [GG" ", kasutatakse laialdaselt riigikaitses ja sõjatööstuses nende suurepäraste materjaliomaduste tõttu. Süsinikkiust materjalide kasutamine paremini toimivate relvade ja varustuse loomiseks on juba ammu saanud uueks lahinguväljaks, kus sõjalised jõud konkureerivad.
Põnev&"; must kuld &";
Pidage meeles robot&"; Suur valge &"; animafilmis Big Hero 6? Selle lugematuid inimesi puudutanud meditsiiniroboti prototüüp on valmistatud süsinikkiust. See võimaldab tal taluda muljumist ja peksmist. Tegelikult realiseeris isegi hävitaja F-35, mille ülekaaluprobleem oli varem murettekitav, lõpuks oma unistuse lennata, kasutades kuni 35% süsinikkiust komposiitmaterjale. Süsinikkiudu, tuntud kui&"; must kuld &", on juba ammu laialdaselt kasutatud riigikaitse ja sõjaväe valdkonnas. See on hädavajalik alusmaterjal rakettide, satelliitide, rakettide, hävitajate ja laevade jaoks.
Süsinikkiu päritolu on pärit aastast 1860. Inglane Joseph Swan leiutas ja patenteeris süsinikkiu elektrivalguse hõõgniidi valmistamisel. Süsinikkiud tõi tõepoolest sisse&"löögi &"; uurimis- ja rakendusetapp või midagi pärast 1950ndaid. 1958. aastal avastasid Ameerika teadlased esmakordselt suure jõudlusega süsinikkiu, millele järgnesid Jaapani ja Briti teadlased, et parandada ja täiustada süsinikkiu jõudlust. 1970ndateks hakkasid hävituslennukite konstruktsiooniosades tekkima süsinikkiust materjalid ning süsinikkiust materjale on näha hävituslennukitel nagu F-15, B-1, F-16 ja F-18. Lisaks USA õhujõudude' hävitajatele F-22 ja F-35, mis kasutavad süsinikkiust komposiitmaterjale, kasutavad X-47B, Global Hawk ja muud seadmed ka süsinikkiust materjale, et saavutada kasulik koormus, vastupidavust ja ellujäämist.
Pole liialdus kirjeldada süsinikkiust materjale kui&", kivikindlaid ja sitkeid nagu juuksed &". Olenemata asjaolust, et süsinikkiust materjalid on sama pehmed ja töödeldavad kui tekstiilkiud, on need uue põlvkonna suure jõudlusega materjalid, millel on terasest suurem tugevus, korrosioonikindlus, kõrge temperatuurikindlus ning hea elektri- ja soojusjuhtivus. Süsinikkiust materjalist jalgrattad, millega inimesed tavaliselt kokku puutuvad, tuginevad enamasti süsinikkiust materjalide plastilise deformatsiooni puudumisele, mis mitte ainult ei vähenda auto kere kaalu, vaid parandab oluliselt ka jalgratta kasutusiga.
Praegu on süsinikkiust komposiitmaterjalide omaduste osas veel palju arenguruumi. Vaiguvaldkonnas, kus süsinikkiust materjalid on keskendunud, suurendab süsinikkiu kasutamine veelgi relvade ja varustuse erinevate osade kasutusiga ning parandab oluliselt löögikindlust, väsimuskindlust, valmistatavust ning kuumuse- ja niiskuskindlust. relvastus. Riikliku lennundus- ja kosmoseameti ning USA õhujõudude uurimislabori saavutatud 3D-printimine parandab veelgi suuremahuliste ja keerukate osade töötlemise usaldusväärsust.
& "uute materjalide kuningas &"; konkurentsis suurriikide vahel
Kaasaegsete sõjarelvade ja -varustuse kiire areng madala energiatarbimise, suurte koormuste, varguse ja suure liikuvuse suunas on esitanud uued ja kõrgemad nõuded relvade ja varustuse tootmise uuele materjalitehnoloogiale. Ajalukku tagasi vaadates ei ole raske leida, et iga kord, kui süsinikkiust materjalide osas tehakse suuri teadusuuringuid, kaasneb sellega tugev sõjaline vajadus. 1950. aastatel võtsid Ameerika Ühendriigid juhtpositsiooni viskoosipõhiste süsinikkiudude väljatöötamisel, et lahendada peamised tehnilised probleemid, nagu rakettdüüside ja lõhkepeade kõrge temperatuurikindlus ning korrosioonikindlus. Sellest ajast alates on suure jõudluse ja süsinikkiust materjalide mitmekesisuse ilmnemisel muutunud näiliselt pehmetest kiududest&"uute materjalide kuningas &"; konkurentsis suurriikide vahel.
Süsinikkiud on uut tüüpi suure jõudlusega kiud, mille süsinikusisaldus on üle 95%. Seda on raske toota ja see on relvavarustussüsteemide täiustatud jõudluse oluline näitaja. Süsinikkiust materjalide tootmisprotsess on väga keeruline, hõlmates keemiat, tekstiili, materjale, täppismasinaid ja muid valdkondi. See on süstemaatiline projekt, mis ühendab multidistsiplinaarse, rafineeritud ja tipptasemel tehnoloogia. Kuna kogu tootmisprotsess on seotud tuhandete parameetrite, nagu niiskus, kontsentratsioon, viskoossus ja voolukiirus, ülitäpse juhtimisega, mõjutab väike hooletus tõsiselt süsinikkiust materjalide jõudlust ja kvaliteedistabiilsust. Seetõttu suudavad ainult vähesed riigid stabiilselt toota suure jõudlusega süsinikkiust materjale.
Tegelikult saab süsinikkiust materjale, eriti ülitugevaid süsinikkiust lähteaineid, kasutada suure jõudlusega relvade ja varustuse väljatöötamisel ning seega on nad mõne riigi ekspordinimekirjas saavutanud embargo taseme, mis on võrdne tuumarelva tehnoloogiaga. Seetõttu on uue põlvkonna süsinikkiust materjalide ning suurema jõudlusega relvade ja varustuse väljatöötamisest saanud&", tipphetk &"; erinevate sõjaliste jõudude konkureerimiseks tipptasemel tugevusega. Praegu on erinevad sõjalised jõud võtnud sihikule&", süsinikkiust materjalide &" valdkonna. ja võitlevad, et käivitada seotud plaanid süsinikkiust materjalide arendamiseks, mis võivad vallandada&konkurentsi&"; süsinikkiust materjalide väljatöötamisel. USA kaitseministeeriumi täiustatud uurimisprojektide agentuur on varem investeerinud palju süsinikkiust materjalide tugevust parandavatesse projektidesse, samuti on riiklik lennundus- ja kosmoseamet aktiivselt investeerinud uute süsinikkiust soojuskaitsesüsteemide uurimisse.
& "Maailma mere alla &"; on suured arenguväljavaated
Seonduvate tehnoloogiate küpsuse ning relvade ja varustuse suureneva nõudluse tõttu muutub süsinikkiust materjalide kasutamine ka üha täiuslikumaks. Süsinikkiust materjalid, millel on palju eeliseid, nagu kerge kaal, kõrge tugevus ja keemiline korrosioonikindlus, peavad relvade ja varustuse valdkonda jõudma igakülgselt ning saavutama&"maailma mere all [ GG], laia arenguväljavaatega.
Lennundustootmise valdkonnas on süsinikkiust materjalide kasutamine juba ammu hädavajalik. F-35 hävituslennuki kiivri põhikorpus kasutab suure jõudlusega süsinikkiust materjale, mis võivad projitseerida õhukiirust, suunda, kõrgust, sihtmärgi teavet ja radarihoiatusi otse kiivri' maskile, pakkudes pilootidele enneolematut. olukorrateadlikkus. 2015. aastal ülemaailmset lennureisi alustanud päikeseenergial töötav lennuk “Solar Impulse 2” kasutab 80% üldstruktuurist “sooja mantlina” süsinikkiust materjale, mis säästab ka lennu ajal rohkem energiat. Lisaks keha' kaalu vähendamisele ja erilistele jõudlusnõuetele vastamisele paneb süsinikkiust materjal, mis suudab radarilaineid tõhusalt neelata, ka&"stealth coat &"; võitleja peale. Ameerika pommitaja B-2 ja hävitaja F-117A kere kasutab ka süsinikkiudu neelavaid materjale.
Droonide valdkonnas on süsinikkiust materjalidest saanud asendamatu&"parim kest &". Kandevõime ja vastupidavuse tagamiseks vajab UAV kest spetsiaalseid materjale, millel on suur konstruktsioonitugevus ja kerge kaal. Võrreldes alumiiniumisulamite ja insenerplastidega, mida on varem laialdaselt kasutatud, on süsinikkiust materjalid kerged, tugevad ning neil on paremad elektromagnetilised varjestus- ja varjatud omadused ning need on mugavamad integreeritud tootmiseks ja vormimiseks. Tulevikus saavad neist kindlasti UAV -kestade peamine materjal. . Eelkõige võib süsinikkiust valmistatud mikro-mehitamata õhusõiduk, mis kaalub vaid 106 milligrammi, siseneda teabe otsimiseks kitsasse kitsasse ruumi ning sellel on lai valik rakendusi sõjaväes ja tsiviilvaldkonnas.
Süsinikkiust materjalid ei saa minna mitte ainult taevasse, vaid ka merele. USA&"; Ford &"; lennukikandja kasutab salenemiseks suurt hulka süsinikkiust materjale." Rootsi Kuninglik Merevägi&"; Visby &"; klassi stealth fregatis kasutatakse süsinikkiust materjale, millel pole mitte ainult kõrge tugevus ja vastupidavus, vaid ka suurepärane löögikindlus. India merevägi importis süsinikkiust materjale ka eranditult Rootsist, kui valmistas&"; Giltan &"; ja&"Kavalati [GG" "; fregatid.
Lisaks kasutatakse süsinikkiust materjale laialdaselt ka satelliitides, raketites ja raketimootorites. Eriti kui satelliidid seisavad silmitsi &, jää ja tulega&". kosmoselendude ajal on peaaegu tühise soojuspaisumisteguriga süsinikkiust materjalid just need&"; päästjad &"; satelliitidest. Teadlased tutvustasid isegi süsinikkiust tünni, mis võib oluliselt parandada tulirelva tulistamise täpsust, vastupidavust ja toru kasutusiga.&"; suur draama &"; süsinikkiu sõjalise rakendamise juurde kuulumine on just alanud.
