近期美國航空航天局與美國空軍研究實驗室聯合研制出3D打印耐高溫聚合物的新技術，未來有望應用于航空航天發動機，該技術使用的材料正是碳纖維?，F代戰爭武器裝備向著低能耗、大載荷、隱身化和高機動性快速發展，對制造武器的材料也提出了更高要求。被譽為“黑色黃金”的碳纖維復合材料，因其優異的材料特性而被廣泛應用于國防軍工等領域。借助碳纖維材料打造性能更優的武器裝備，早已成為各軍事強國比拼較量的新戰場。
 

 

　　還記得動畫電影《超能陸戰隊》里的機器人“大白”嗎？這個感動了無數人的醫療機器人的原型，體內骨骼正是由碳纖維材料打造，這才讓外形軟綿綿的他能經受住碾壓摔打。事實上，就連此前曾經為超重問題所困擾的F-35戰斗機，終也是靠著使用多達35%的碳纖維復合材料才得以實現飛天夢想。被譽為“黑色黃金”的碳纖維，早已在國防軍事領域得到廣泛應用，是火箭、衛星、導彈、戰斗機和艦船必不可少的基礎材料。

 

　　碳纖維的起源早可追溯至1860年，英國人瑟夫·斯旺在制作電燈燈絲時發明了碳纖維并獲得了。碳纖維真正迎來研究應用“井噴”階段，還是20世紀50年代之后的事。1958年，美國研究人員次發現了高性能碳纖維，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70年代，碳纖維材料開始在戰斗機結構件上嶄露頭角，F-15、B-1、F-16以及F-18等戰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戰斗機大量采用碳纖維復合材料外，X-47B、“鷹”等裝備更是借助碳纖維材料，實現了有效載荷、續航能力和生存能力的大幅度提升。
 

 

　　用“堅如磐石、韌如發絲”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、導電導熱性好的新一代高性能材料。人們平時接觸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域，碳纖維的應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。美國航空航天局和美國空軍研究實驗室實現的3D打印，更將進一步提升加工大尺寸、復雜零部件的可靠性。
 

 

　　現代戰爭武器裝備向著低能耗、大載荷、隱身化和高機動性快速發展，對制造武器裝備的新材料技術提出了新的更高要求?；仡櫄v史不難發現，碳纖維材料每次取得重大研究進展，都伴隨著相關軍事需求的有力牽引。20世紀50年代，為解決導彈噴管和彈頭耐高溫、耐腐蝕等關鍵技術難題，美國率先研制出了粘膠基碳纖維。此后，伴隨著更高性能、更多品種碳纖維材料的出現，看似柔軟的纖維也成了大國競爭的“新材料之王”。

 

　　碳纖維是含碳量在95%以上的新型高性能纖維，制造技術難度大，是衡量武器裝備系統先進性能的重要標志。碳纖維材料的制造工藝十分復雜，涉及化工、紡織、材料、精密機械等領域，是一項集多學科、精細化、高尖端技術于一體的系統工程。由于整個生產過程事關濕度、濃度、粘度、流量等上千個參數的高精度控制，稍有不慎就會嚴重影響碳纖維材料的性能和質量穩定性。因此，目前只有極少數能穩定生產出高性能碳纖維材料。
 

 

　　事實上，碳纖維材料尤其是高強度碳纖維原絲，可用于高性能武器裝備研制，因而在一些的出口清單上達到了與核武器技術相提并論的禁運等級。因此，研制新一代碳纖維材料以及更高性能的武器裝備，就成了各軍事強國比拼尖端實力的“重頭戲”。

 

　　國內的碳纖維發展相對較晚，與國外存在一定的技術差距，不過隨著國內碳纖維市場的不斷擴大和完善，國內與國外的碳纖維技術差距也在不斷縮小。