現(xiàn)代戰(zhàn)爭既是先進武器裝備的比拼，也是高性能材料的較量。被譽為“黑色黃金”的碳纖維復(fù)合材料，因其優(yōu)異的材料特性而被廣泛應(yīng)用于國防軍工等領(lǐng)域。借助碳纖維材料打造性能更優(yōu)的武器裝備，早已成為各軍事強國比拼較量的新戰(zhàn)場。請關(guān)注今日出版的《解放軍報》的詳細(xì)報道——

現(xiàn)代戰(zhàn)爭既是先進武器裝備的比拼，也是高性能材料的較量——

碳纖維：撐起大國重器的“小材料”

■許妍敏 玥凡

日前，美國國家航空航天局與美國空軍研究實驗室聯(lián)合研制出3D打印耐高溫聚合物的新技術(shù)，未來有望應(yīng)用于航空航天發(fā)動機，該技術(shù)使用的材料正是碳纖維。現(xiàn)代戰(zhàn)爭武器裝備向著低能耗、大載荷、隱身化和高機動性快速發(fā)展，對制造武器的材料也提出了更高要求。被譽為“黑色黃金”的碳纖維復(fù)合材料，因其優(yōu)異的材料特性而被廣泛應(yīng)用于國防軍工等領(lǐng)域。借助碳纖維材料打造性能更優(yōu)的武器裝備，早已成為各軍事強國比拼較量的新戰(zhàn)場。

令人著迷的“黑色黃金”

還記得動畫電影《超能陸戰(zhàn)隊》里的機器人“大白”嗎？這個感動了無數(shù)人的醫(yī)療機器人的原型，體內(nèi)骨骼正是由碳纖維材料打造，這才讓外形軟綿綿的他能經(jīng)受住碾壓摔打。事實上，就連此前曾經(jīng)為超重問題所困擾的F-35戰(zhàn)斗機，最終也是靠著使用多達(dá)35%的碳纖維復(fù)合材料才得以實現(xiàn)飛天夢想。被譽為“黑色黃金”的碳纖維，早已在國防軍事領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，是火箭、衛(wèi)星、導(dǎo)彈、戰(zhàn)斗機和艦船必不可少的基礎(chǔ)材料。

碳纖維的起源最早可追溯至1860年，英國人瑟夫·斯旺在制作電燈燈絲時發(fā)明了碳纖維并獲得了專利。碳纖維真正迎來研究應(yīng)用“井噴”階段，還是20世紀(jì)50年代之后的事。1958年，美國研究人員首次發(fā)現(xiàn)了高性能碳纖維，日本和英國研究人員緊隨其后，對碳纖維的性能進行改進升級。到20世紀(jì)70年代，碳纖維材料開始在戰(zhàn)斗機結(jié)構(gòu)件上嶄露頭角，F(xiàn)-15、B-1、F-16以及F-18等戰(zhàn)斗機上都能看到碳纖維材料的身影。除美國空軍的F-22和F-35戰(zhàn)斗機大量采用碳纖維復(fù)合材料外，X-47B、“全球鷹”等裝備更是借助碳纖維材料，實現(xiàn)了有效載荷、續(xù)航能力和生存能力的大幅度提升。

用“堅如磐石、韌如發(fā)絲”來形容碳纖維材料毫不為過。別看碳纖維材料像紡織纖維一樣柔軟可加工，卻是一種強度比鋼大，且耐腐蝕、耐高溫、導(dǎo)電導(dǎo)熱性好的新一代高性能材料。人們平時接觸最多的碳纖維材料自行車，就是借助了碳纖維材料沒有塑性形變的特性，不但減輕了車身重量，更大大提升了自行車的使用壽命。

目前，碳纖維復(fù)合材料的特性還存在著巨大的提升空間。在碳纖維材料重點研究的樹脂領(lǐng)域，碳纖維的應(yīng)用將進一步提升武器裝備各部件的使用壽命，并將顯著改善武器裝備抗沖擊韌性、耐疲勞損傷性、工藝性和耐濕熱性。美國國家航空航天局和美國空軍研究實驗室實現(xiàn)的3D打印，更將進一步提升加工大尺寸、復(fù)雜零部件的可靠性。