Grande mercato di nuovi materiali per l'industria militare (Due)
Materiali funzionali militari
1. Materiali funzionali fotoelettrici
I materiali funzionali fotoelettrici si riferiscono ai materiali utilizzati nella tecnologia optoelettronica. Possono trasmettere ed elaborare informazioni combinate con la fotoelettricità, e sono una parte importante della moderna tecnologia dell'informazione. I materiali funzionali fotoelettrici sono ampiamente utilizzati nell'industria militare. HgCdTe e InSb sono materiali importanti per i rilevatori a infrarossi; Solfuro di zinco, il seleniuro di zinco e l'arseniuro di gallio sono utilizzati principalmente per realizzare finestre, cofani e carenature di sistemi di rilevamento a infrarossi per aeromobili, missili e armi terrestri. Il fluoruro di magnesio ha un'elevata trasmittanza, forte resistenza all'erosione della pioggia e all'erosione, ed è un buon materiale di trasmissione a infrarossi. Il cristallo laser e il vetro laser sono materiali per laser a stato solido ad alta potenza e alta energia. I materiali laser tipici includono il cristallo di rubino, granato di ittrio alluminio drogato al neodimio, materiali laser a semiconduttore, eccetera.
2. Materiali per lo stoccaggio dell'idrogeno
A causa della speciale struttura reticolare di alcuni metalli a grappolo di transizione, leghe e composti intermetallici, gli atomi di idrogeno possono facilmente penetrare negli interstizi tetraedrici o ottaedrici del reticolo metallico per formare idruri metallici, che sono chiamati materiali di stoccaggio dell'idrogeno.
Nell'industria degli ordigni, le batterie al piombo utilizzate nei carri armati e nei veicoli devono essere ricaricate frequentemente a causa della loro bassa capacità e dell'elevato tasso di autoscarica. In questo momento, la manutenzione e la manipolazione sono molto scomode. La potenza di scarica in uscita è facilmente influenzata dalla durata della batteria, stato di carica e temperatura. In condizioni climatiche fredde, la velocità di partenza dei veicoli cisterna rallenterà notevolmente o addirittura non si avvierà, che influenzerà l'abilità di combattimento del carro armato. La batteria in lega di accumulo di idrogeno presenta i vantaggi di un'elevata densità di energia, resistenza al sovraccarico, resistenza agli urti, buone prestazioni a bassa temperatura, lunga vita, eccetera. Ha ampie prospettive di applicazione nello sviluppo delle future batterie di carri armati principali.
3. Materiali smorzanti e smorzanti
Lo smorzamento si riferisce al fenomeno per cui le proprietà meccaniche di un solido a vibrazione libera vengono convertite in energia termica anche se è completamente isolato dal mondo esterno. Lo scopo dell'utilizzo di materiali funzionali ad alto smorzamento è quello di ridurre le vibrazioni e il rumore. Perciò, i materiali di smorzamento sono di grande importanza nell'industria militare.
L'applicazione di materiali smorzanti metallici internazionali è concentrata principalmente nella costruzione navale, aviazione, aerospaziale e altri settori industriali. La Marina degli Stati Uniti ha adottato la lega ad alto smorzamento Mn-Cu per la produzione di eliche sottomarine, che ha ottenuto un evidente effetto di smorzamento. Nell'ovest, la ricerca sull'applicazione di materiali e tecnologie di smorzamento nelle armi ha ricevuto grande attenzione.
Alcuni paesi sviluppati hanno istituito istituti di ricerca per l'applicazione di materiali smorzanti in armi e attrezzature. Dopo gli anni '80, la tecnologia di smorzamento della riduzione delle vibrazioni e della riduzione del rumore nei paesi stranieri ha compiuto maggiori progressi. Con l'aiuto dell'applicazione di CAD/CAM nella tecnologia di riduzione delle vibrazioni e riduzione del rumore, hanno integrato design-materiale-processo-test, e ha eseguito la riduzione delle vibrazioni di smorzamento e la progettazione della riduzione del rumore dell'intera struttura.
Il lavoro di ricerca internazionale sui materiali di smorzamento smorzamento smorzamento e riduzione del rumore è stato condotto intorno agli anni '70, e alcuni risultati sono stati raggiunti, ma c'è ancora un certo divario rispetto ai paesi sviluppati. I materiali di smorzamento sono utilizzati principalmente nel settore aerospaziale per la fabbricazione di dischi di controllo o gusci giroscopici di razzi, missili, getti, eccetera; Nel settore cantieristico, i materiali di smorzamento sono usati per fabbricare le eliche, componenti della trasmissione e pareti divisorie della cabina, riducendo efficacemente le vibrazioni e il rumore generati dalla collisione superficiale durante l'ingranamento delle parti meccaniche.
Nell'industria delle armi, la vibrazione della parte di trasmissione del serbatoio (riduttore, scatola di trasmissione) è una vibrazione complessa con un'ampia gamma di frequenze. L'applicazione della lega di zinco-alluminio smorzante ad alte prestazioni e della tecnologia del materiale di rivestimento superficiale resistente all'usura ha notevolmente ridotto le vibrazioni e il rumore generati dalla parte principale della trasmissione del carro armato.
4. Materiali invisibili
Lo sviluppo delle moderne armi d'attacco, in particolare l'emergere di armi da colpo di precisione, ha fortemente minacciato la fattibilità di armi e attrezzature. Non è più pratico fare affidamento esclusivamente sul rafforzamento della capacità di protezione delle armi. L'uso della tecnologia stealth rende il rilevamento del nemico, sistemi di guida e ricognizione inefficaci, in modo da nascondersi il più possibile e padroneggiare l'iniziativa del campo di battaglia.
Trovare e distruggere prima il nemico è diventata un'importante direzione di sviluppo della moderna protezione delle armi. Il mezzo più efficace della tecnologia invisibile è l'uso di materiali invisibili. La ricerca di tecnologie e materiali stealth internazionali è iniziata durante la seconda guerra mondiale, originato in Germania, sviluppato negli Stati Uniti ed esteso a paesi avanzati come la Gran Bretagna, Francia e Russia.
Attualmente, gli Stati Uniti sono all'avanguardia nella tecnologia stealth e nella ricerca sui materiali. In campo aeronautico, molti paesi hanno applicato con successo la tecnologia stealth alla furtività degli aerei; In termini di armi convenzionali, anche gli Stati Uniti hanno svolto molto lavoro sulla furtività di carri armati e missili, ed è stato utilizzato per attrezzature in successione. Per esempio, il carro armato M1A1 degli Stati Uniti ha utilizzato materiali stealth per radar e onde infrarosse, e anche l'ex carro armato T-80 dell'Unione Sovietica è stato rivestito con materiali invisibili.
I materiali invisibili includono materiali assorbenti strutturali a onde millimetriche, materiali assorbenti in gomma ad onde millimetriche e rivestimenti assorbenti multifunzione. Non solo possono ridurre la probabilità di scoperta, tracciamento e impatto del radar a onde millimetriche e del sistema di guida a onde millimetriche, ma anche essere compatibile con gli effetti della luce visibile, camuffamento nel vicino infrarosso e camuffamento termico nel medio-lontano infrarosso.
Negli ultimi anni, migliorando e migliorando i tradizionali materiali invisibili, la comunità internazionale è impegnata nell'esplorazione di una varietà di nuovi materiali. Materiali per baffi, nano-materiali, materiali ceramici, materiali chirali, materiali polimerici conduttivi, eccetera. vengono gradualmente applicati alle onde radar e ai materiali stealth a infrarossi, rendendo il rivestimento più sottile e leggero.
Per le sue eccellenti caratteristiche di assorbimento delle onde, così come la sua ampia banda di frequenza, buona compatibilità e spessore sottile, i nanomateriali sono stati studiati e sviluppati come una nuova generazione di materiali invisibili nei paesi sviluppati; La ricerca di materiali invisibili a onde millimetriche interne in Cina è iniziata a metà degli anni '80, e le unità di ricerca si sono concentrate principalmente sui sistemi d'arma. Dopo anni di sforzi, il lavoro di pre-ricerca ha fatto grandi progressi. Questa tecnologia può essere utilizzata per il camuffamento e la furtività di vari sistemi d'arma terrestri, come i principali carri armati, 155mm avanzati sistemi obice e carri armati anfibi.
Attualmente, il caccia supersonico di quarta generazione in fase di sviluppo nel mondo utilizza materiali compositi, corpo di fusione ala-corpo e rivestimento assorbente per la sua struttura corporea, che lo rende veramente avere la funzione invisibile, mentre il rivestimento che assorbe le onde elettromagnetiche e il rivestimento di schermatura elettromagnetica hanno iniziato a essere rivestiti su velivoli invisibili; I missili terra-aria di Stati Uniti e Russia utilizzano materiali invisibili leggeri, assorbimento a banda larga e buona stabilità termica. Si può prevedere che la ricerca e l'applicazione della tecnologia stealth sia diventata uno degli argomenti più importanti nella tecnologia di difesa nazionale nel mondo.
Trend di industrializzazione di nuovi materiali militari
I nuovi materiali utilizzati nell'industria militare hanno un elevato contenuto tecnico, quindi l'industrializzazione di nuovi materiali militari è generalmente lenta. Nuovi materiali militari in tutto il mondo si stanno sviluppando verso la funzionalizzazione, energia ultraelevata, composito leggero e intelligente. Da questo punto di vista, leghe di titanio, compositi e nanomateriali hanno ottime prospettive di industrializzazione nell'industria militare.
1. Lega di titanio
Il titanio è un tipo di metallo con prestazioni eccellenti e ricche risorse sviluppato negli anni '50. Con la domanda sempre più urgente dell'industria militare di materiali ad alta resistenza e bassa densità, il processo di industrializzazione delle leghe di titanio ha subito un'accelerazione significativa. A livello internazionale, il peso dei materiali in titanio sui velivoli avanzati ha raggiunto il 30~35% del peso totale della struttura del velivolo. Durante “Nono piano quinquennale” periodo, per soddisfare le esigenze dell'aviazione, aerospaziale, navale e altri settori, La Cina ha preso la lega di titanio come una delle priorità di sviluppo di nuovi materiali. Si prevede che il “Decimo piano quinquennale” diventerà il periodo di sviluppo ad alta velocità di nuovi materiali e tecnologie in lega di titanio in Cina.
2. Materiali compositi
Lo sviluppo dell'alta tecnologia militare richiede che il materiale non sia più un singolo materiale strutturale. A tali condizioni, La Cina ha ottenuto grandi risultati nello sviluppo e nell'applicazione di materiali compositi avanzati, e il suo sviluppo durante il “Decimo piano quinquennale” periodo sarà più evidente. La direzione dello sviluppo dei materiali compositi nel 21° secolo è a basso costo, alte prestazioni, multifunzione e intelligenza.
3. Nanomateriali
La nanotecnologia è il prodotto della combinazione di scienza e tecnologia moderne. Non coinvolge solo tutti i campi scientifici e tecnologici di base esistenti, ma ha anche un'ampia prospettiva di applicazione nell'industria militare. Con l'improvviso aumento della guerra futura, vari metodi di rilevamento stanno diventando sempre più avanzati. Per soddisfare le esigenze della guerra moderna, la tecnologia stealth gioca un ruolo molto importante in campo militare. I nanomateriali hanno un alto tasso di assorbimento delle onde radar, che fornisce una base materiale per lo sviluppo della tecnologia stealth delle armi.
