高性能纖維在軍事上的應(yīng)用

1、高性能纖維在軍事上的應(yīng)用 M040114115 肖XXPage 2 目錄n 一 高性能纖維的介紹n 二 芳綸纖維在軍事上的應(yīng)用n 三 碳纖維在軍事上的應(yīng)用n 四 導(dǎo)電纖維在軍事上的應(yīng)用Page 3一 高性能纖維的介紹 高性能纖維是具有特殊的物理化學(xué)結(jié)構(gòu)、性能和用途，或具有特殊功能的化學(xué)纖維，一般指強(qiáng)度大于17.6 cN/dtex，彈性模量在440 cN/dtex以上的纖維。 高性能纖維按性能可分為耐腐蝕性纖維、耐高溫纖維、抗燃纖維、高強(qiáng)度高模量纖維、功能纖維等。Page 4n 耐腐蝕纖維：即含氟纖維。 有聚四氟乙烯纖維（Teflon TFE）、四氟乙烯-六氟丙烯共聚纖維(TeflonFEP)等

2、。Page 5耐高溫纖維：有聚苯砜酰胺纖維(-)、聚酰亞胺纖維等。Page 6高強(qiáng)度高模量纖維：有聚苯二甲酰對(duì)苯二胺纖維(Kevlar)、 碳纖維 (Carbon fiber :Torayca)、石墨纖維(M40)等。Page 7功能纖維:光導(dǎo)纖維(Crofon、Eska等)、導(dǎo)電纖維(Antron )等。Page 8n 其中碳纖維、芳綸纖維、超高分子量聚乙烯纖維是當(dāng)今世界三大高性能纖維。Page 9二 芳綸纖維在軍事上的應(yīng)用n 芳綸具有超高強(qiáng)度、高模量和耐高溫、耐酸耐堿、重量輕、絕緣、抗老化、生命周期長(zhǎng)等優(yōu)良性能。廣泛應(yīng)用于復(fù)合材料、防彈制品、特種防護(hù)服裝等領(lǐng)域。Page 10 目前制作防彈

3、頭盔的主要材料是超高分子量聚乙烯纖維,芳族聚酰胺(Kevlar) 兩種材質(zhì)，超高分子量聚乙烯纖維質(zhì)頭盔更加輕便。Page 11 芳綸纖維應(yīng)用于防彈背心Page 12n 手持防彈盾牌是一種常用的警用裝備，新型的防彈盾牌是采用荷蘭帝斯曼公司UD超強(qiáng)聚乙烯材料、美國(guó)杜邦公司KEVLAR芳綸材料等超強(qiáng)纖維材料及高強(qiáng)度阻燃玻璃鋼采用特殊工藝壓制而成。產(chǎn)品具有輕便靈活、綜合防彈性能好、防彈級(jí)別高等顯著特點(diǎn)。Page 13Page 14三 碳纖維在軍事上的應(yīng)用 碳纖維是一種含碳量在95%以上的高強(qiáng)度、高模量纖維的新型纖維材料。質(zhì)量比金屬鋁輕，但強(qiáng)度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國(guó)防軍工和民用方

4、面都是重要材料。 碳纖維是火箭、衛(wèi)星、導(dǎo)彈、戰(zhàn)斗機(jī)和艦船等尖端武器裝備必不可少的戰(zhàn)略基礎(chǔ)材料。使用碳纖維材料可以大幅降低結(jié)構(gòu)重量，因而可顯著提高燃料效率。Page 15Page 16 美國(guó)第四代戰(zhàn)斗機(jī)F22采用了約為24%的碳纖維復(fù)合材料，從而使該戰(zhàn)斗機(jī)具有超高音速巡航、超視距作戰(zhàn)、高機(jī)動(dòng)性和隱身等特性。Page 17 美國(guó)波音推出新一代高速寬體客機(jī)的音速巡洋艦，約60%的結(jié)構(gòu)部件都將采用強(qiáng)化碳纖維塑料復(fù)合材料制成，其中包括機(jī)翼。Page 18 碳纖維復(fù)合材料廣泛地應(yīng)用在戰(zhàn)略導(dǎo)彈的彈體和發(fā)動(dòng)機(jī)殼體上，可大大減輕重量，提高導(dǎo)彈的射程和突擊能力。Page 19Page 20Page 21n n 美

5、國(guó)三叉戟D5一、二級(jí)使用的事IM7碳纖維/環(huán)氧樹(shù)脂，第三級(jí)K-49凱夫拉纖維/環(huán)氧樹(shù)脂，一級(jí)的質(zhì)量比0.944。 Page 22n 固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體使用的材料經(jīng)過(guò)了從高強(qiáng)度金屬（超高n 強(qiáng)度鋼、鈦合金等）到先進(jìn)復(fù)合材料的演變。n 從50年代末美國(guó)北極星A2潛射導(dǎo)彈第二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)殼體使用第一代復(fù)合材料玻璃鋼開(kāi)始，固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體使用的復(fù)合材料經(jīng)過(guò)如下演變過(guò)程：玻璃纖維（即玻璃鋼）/環(huán)氧樹(shù)脂芳綸（包括凱芙拉）纖維/環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維（石墨）/環(huán)氧樹(shù)脂。n 玻璃纖維/環(huán)氧殼體比鋼殼體減輕2050%，而凱芙拉/環(huán)氧殼體又比玻璃鋼殼體減重35%，高強(qiáng)度中等模量的IM7碳纖維/環(huán)氧殼體比凱芙拉/環(huán)氧殼體減輕2530%，而且還不斷有新的更高性能的碳纖維增強(qiáng)材料和樹(shù)脂基體材料出現(xiàn)。Page 23n 固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體設(shè)計(jì)有一個(gè)稱(chēng)為容器特性系數(shù)（或殼體效率）的重要性能參數(shù)。n 容器特性系數(shù)=PV/W，單位為km，P是爆破壓強(qiáng)，V是殼體容積，W是殼體重量；n 超高強(qiáng)度鋼的殼體效率為58km，鈦合金為6.711km，芳綸/環(huán)氧為15-33km，碳纖維/環(huán)氧高達(dá)43km。 Page 24四 導(dǎo)電纖維在軍事上