【編者按】材料是航空武器裝備的物質(zhì)基礎(chǔ)阁苞。材料技術(shù)的進(jìn)步不斷推動(dòng)著航空武器裝備性能不斷提升和升級(jí)換代妒挎。

碳纖維厢洞、鈹鋁合金仇让、陶瓷耐熱材料等關(guān)鍵材料技術(shù)不斷突破技術(shù)瓶頸，性能獲得大幅提升躺翻；同時(shí)丧叽，鎵液態(tài)金屬合金、超材料真葱、石墨烯等前沿材料技術(shù)也在加快原理驗(yàn)證和工程應(yīng)用研究宴忱。

材料是航空武器裝備的物質(zhì)基礎(chǔ)。材料技術(shù)的進(jìn)步不斷推動(dòng)著航空武器裝備性能不斷提升和升級(jí)換代讨砍。在先進(jìn)復(fù)合材料巾妇、高性能金屬結(jié)構(gòu)材料、特種功能材料佩讨、電子信息材料等領(lǐng)域取得了重要進(jìn)展呕豪，不斷向高溫化、智能化榆眷、微納化和可設(shè)計(jì)化方向發(fā)展。

復(fù)合材料方向

碳纖維量產(chǎn)新工藝

2016年1月隙殴，由日本東麗屡旺、帝人、三菱麗陽(yáng)和東京大學(xué)等組成的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出在高溫環(huán)境下不易熔化的丙烯纖維原料掷栋，它的好處是無(wú)須再進(jìn)行防止熔化的準(zhǔn)備工序端制，采用電磁波照射纖維直接加熱從而替代傳統(tǒng)的熱壓罐加熱工藝，使碳纖維生產(chǎn)速度提高10倍邦鲫。此外灸叼，新工藝還可使生產(chǎn)過(guò)程中的能源消耗和二氧化碳排放減半。

陶瓷復(fù)合材料革新

2016年8月庆捺，美國(guó)航空航天局（NASA）表示古今，在革命性航空概念項(xiàng)目的支持下，研究人員正研究陶瓷基復(fù)合材料（CMC）和防護(hù)涂層，以替代目前在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中應(yīng)用的鎳基高溫合金捉腥。此外氓拼，日本石川島播磨重工（IHI）與宇部興產(chǎn)株式會(huì)社、標(biāo)盾公司等抵碟，也將于2017年試制采用CMC的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)高壓渦輪葉片桃漾。

采用新型合金制造的F-35光電系統(tǒng)的平臺(tái)外殼

超低溫自修復(fù)和可變形復(fù)合材料

2016年9月，研究人員首次發(fā)現(xiàn)一種能在超低溫環(huán)境下實(shí)現(xiàn)材料裂紋自修復(fù)的新型復(fù)合材料拟逮，可用于飛行器或衛(wèi)星等的纖維增強(qiáng)材料部件撬统，實(shí)現(xiàn)部件在軌維修。-60℃條件下敦迄，自修復(fù)效率在玻璃纖維增強(qiáng)材料中達(dá)到100%恋追。此外，康奈爾大學(xué)也成功研制出一種可變形復(fù)合材料烙凝，兼具自組裝和自修復(fù)的特性连欲。美國(guó)空軍打算利用該材料制備小型無(wú)人機(jī)的變形機(jī)翼，使其能適應(yīng)從空中到海洋的環(huán)境變化宠录，盡量減少機(jī)翼?yè)p傷椅损。

金屬材料方向

輕質(zhì)合金材料

2016年5月，美國(guó)輕質(zhì)材料制造創(chuàng)新研究所啟動(dòng)了鈦合金和鋁鋰合金項(xiàng)目祸麸，旨在通過(guò)改進(jìn)計(jì)算模型吉挎，更好地預(yù)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)材料性能。

鈹鋁合金

鈹鋁合金屬于雙相金屬椭斜，兩相的熔點(diǎn)和固相溫度相差627℃氨固，難以鑄造加工，一直以來(lái)只能粉末加工揣煤，組件價(jià)格昂貴解瀑，制造耗時(shí)報(bào)廢率高，限制了合金的應(yīng)用凉适。2016年蛛蒙，洛克希德·馬丁（洛馬）與IBC先進(jìn)合金等公司合作渤愁，開(kāi)發(fā)出新型鋁鈹合金B(yǎng)eralcast牵祟，用專(zhuān)門(mén)的鑄造工藝替代傳統(tǒng)的粉末冶金，實(shí)現(xiàn)F-35光電瞄準(zhǔn)系統(tǒng)的慣性平臺(tái)外殼近凈成形抖格，預(yù)計(jì)可節(jié)省30%～40%的制造成本诺苹，并顯著縮短制造周期。

新型鑄鐵材料

2016年1月雹拄，工程推進(jìn)系統(tǒng)公司（EPS）通過(guò)采用強(qiáng)度更高的“緊密石墨鑄鐵”（CGI）收奔，設(shè)計(jì)出緊湊掌呜、輕重量、堅(jiān)固耐用的航空柴油發(fā)動(dòng)機(jī)筹淫。這種緊密石墨鑄鐵通過(guò)加入緊密的石墨顆粒對(duì)鐵基體實(shí)現(xiàn)互鎖站辉，從而提高了強(qiáng)度和抗破裂性能。與普通灰口鐵和鋁合金相比损姜，抗拉強(qiáng)度提高75%以上饰剥，硬度提高45%，疲勞強(qiáng)度則增長(zhǎng)近一倍摧阅。目前該材料已用于EPS公司的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱寺癌。

特種材料方向

寬頻可調(diào)雷達(dá)吸波超材料

2016年2月，美國(guó)愛(ài)達(dá)荷州立大學(xué)利用液態(tài)鎵銦錫合金替代固態(tài)金屬制造超材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)單元——開(kāi)口諧振環(huán)铣啰，研發(fā)出一種新型柔性隱身超材料绅荒。該材料可在吸波頻段8G～11GHz連續(xù)可調(diào)，RCS衰減40～60dB肌搔，與現(xiàn)役裝備雷達(dá)吸波材料相比肝羊，隱身效能提高100倍。該成果為寬頻可調(diào)吸波材料的研究開(kāi)辟了一條全新技術(shù)途徑伪浅。

Kymeta公司的超材料天線

新型防冰材料

2016年5月子特，在美國(guó)空軍科學(xué)研究辦公室和卡森直升機(jī)公司的資助下，賴(lài)斯大學(xué)發(fā)明了超薄惕衩、高導(dǎo)電石墨烯條帶的商業(yè)化生產(chǎn)工藝挨伯，并利用該工藝制備了具有導(dǎo)電性能的復(fù)合材料，幫助雷達(dá)罩和玻璃除冰协超。直升機(jī)旋翼槳葉的涂層試驗(yàn)表明履绎，在-20℃時(shí)，葉片上形成的冰厚約1cm雕什，只需將0.5W/cm2功率密度的小電壓作用于涂層缠俺，就能使熱傳導(dǎo)到表面除冰。該涂層可以實(shí)時(shí)有效地對(duì)飛機(jī)贷岸、輸電線路和其他表面除冰壹士，比目前在機(jī)場(chǎng)使用的二元醇化學(xué)品更環(huán)保。此外凰盔，美國(guó)休斯頓大學(xué)于11月開(kāi)發(fā)出一種具有“磁性光滑表面”的新材料，在-34℃下有效防冰倦春，可用于任意表面防冰户敬，有望大幅提升飛機(jī)和能源設(shè)施的防冰性能。

耐高溫陶瓷材料

2016年8月睁本，俄羅斯研究人員開(kāi)發(fā)出一種基于碳化硅和二硼化鋯的陶瓷混合物構(gòu)成的多層陶瓷結(jié)構(gòu)材料尿庐，預(yù)計(jì)能夠耐受3000℃的極端溫度的考驗(yàn)忠怖，可用于提升噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的溫度，還能在空間飛行器再入大氣層時(shí)起到隔熱作用抄瑟，或者用于制造測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)溫度的傳感器保護(hù)罩凡泣。12月，英國(guó)帝國(guó)理工大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)碳化鉭和碳化鉿材料組成的化合物（80%鉭和20%鉿）熔點(diǎn)可達(dá)到3905℃拯奔，為未來(lái)極熱環(huán)境的應(yīng)用鋪平道路谭扑，如下一代超聲速飛行器的熱防護(hù)板、核反應(yīng)堆的燃料包殼办樟。

自清潔优诵、抗反射、防微生物涂層

2016年9月疟骤，西班牙巴斯克地區(qū)大學(xué)聯(lián)合美國(guó)圣何塞IBM艾爾瑪?shù)茄芯恐行囊├_(kāi)發(fā)了一種能防微生物附著、自清潔且抗反射的涂層陨梅。該涂層表現(xiàn)出的相分離性能能顯著降低微生物粘附译教。自清潔功能是通過(guò)將具有疏水性能的無(wú)機(jī)硅納米粒子噴涂在丙烯酸涂層上實(shí)現(xiàn)的，形成了超疏水表面還具備很好的強(qiáng)度和韌性押强⊥峡抗反射性能是通過(guò)引入多孔結(jié)構(gòu)，使涂層的有效反射率低于基材實(shí)現(xiàn)的虏丹；同時(shí)蒋毕，為了降低孔結(jié)構(gòu)對(duì)涂層機(jī)械性能的影響，研究人員確定了最佳的孔隙率范圍庵佣。

碳熱沉材料

2016年8月歉胶，聯(lián)合技術(shù)航空系統(tǒng)（UTAS）公司為美國(guó)空軍475架F-15戰(zhàn)斗機(jī)提供新的輪胎和剎車(chē)。新碳剎車(chē)采用了專(zhuān)利碳熱沉材料巴粪，比目前的剎車(chē)系統(tǒng)壽命長(zhǎng)4倍通今；新的輪胎采用無(wú)螺栓鎖環(huán)設(shè)計(jì)，大幅降低維修時(shí)間和成本肛根，并減少部件數(shù)量辫塌，提升了F-15戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)隊(duì)的性能和表現(xiàn)。

電子材料方向

超材料天線

2016年3月派哲，Kymeta公司表示其mTenna超材料天線已經(jīng)進(jìn)入了軍工市場(chǎng)臼氨。mTenna天線能夠自動(dòng)校準(zhǔn)，在飛行中調(diào)整對(duì)電磁波的接收芭届，其制造工藝類(lèi)似于液晶顯示器或智能手機(jī)玻璃屏幕储矩，成本僅為1.5萬(wàn)～2.5萬(wàn)美元，顯著低于相控陣天線和電掃天線褂乍。此外持隧，該天線僅消耗10W的功率即硼，收發(fā)合置，重約18kg腕浴，可單人攜帶圣谴。

二維氮化鎵半導(dǎo)體材料

2016年8月，美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)材料科學(xué)家采用石墨烯封裝的方法阅六，利用遷移增強(qiáng)封裝生長(zhǎng)（MEEG）技術(shù)母赶，將鎵原子添加到兩層石墨烯之間，然后加入氮?dú)庖l(fā)化學(xué)反應(yīng)絮很，生成封裝在石墨烯中的超薄片層氮化鎵捡奖，首次合成二維氮化鎵材料。這種材料具有優(yōu)異電子性能和強(qiáng)度戚绪，將對(duì)電子行業(yè)產(chǎn)生變革性影響窍蚤。

鎵液態(tài)金屬合金

2016年5月，美國(guó)空軍披露其正在進(jìn)行鎵液態(tài)金屬合金(GaLMA)射頻電子研究項(xiàng)目曙辛。GaLMA由液態(tài)金屬夏植、鎵及其他導(dǎo)電金屬組成，具有輕質(zhì)移鸣、構(gòu)型可變的特點(diǎn)砸捏，對(duì)于嚴(yán)格限制尺寸、重量和功率的平臺(tái)有重要意義隙赁，可以延長(zhǎng)飛行時(shí)間垦藏、提高負(fù)載能力、減少飛機(jī)傳統(tǒng)射頻結(jié)構(gòu)造成的空氣動(dòng)力學(xué)阻力伞访〉嗫ィ基于GaLMA的液態(tài)電子對(duì)于傳統(tǒng)射頻電子而言，是一種全新的方法和完全不同的材料形式厚掷，可以使天線和電接觸點(diǎn)物理可移動(dòng)弟灼，且可重新布置，所以電子元件的形狀和功能能夠隨任務(wù)需求而變化冒黑。

透明強(qiáng)磁性材料

10月9日田绑，日本研究人員開(kāi)發(fā)出一種透明強(qiáng)磁性納米顆粒薄膜材料，由納米級(jí)磁性金屬顆粒鐵鈷合金和絕緣物質(zhì)氟化鋁混合制成抡爹，有望用于在飛機(jī)擋風(fēng)玻璃上直接顯示油量掩驱、地圖等信息的新一代透明磁性設(shè)備，為包括電冬竟、磁及光學(xué)設(shè)備在內(nèi)的產(chǎn)業(yè)帶來(lái)革新性的技術(shù)發(fā)展欧穴。

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