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轻量化 耐高温 耐辐照 耐腐蚀 “六边形”材料为舰船披上“隐形铠甲”

发布时间:昨天09:56
来源:
科创中国
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新型舰船驶向深蓝,首先要攻克一道材料难关:既要实现轻量化,又需同时经受高温、辐照、腐蚀等环境考验,还要满足阻燃、隐身等要求。

  近日,由中国工程院院士、大连理工大学教授蹇锡高指导的团队,研制出新一代舰船用结构功能一体化复合材料构件。相比现役船用钢,该构件减重超过六成,且耐高温、耐辐照、耐腐蚀、阻燃等综合性能达标,雷达吸波、红外低发射率达到应用要求。其技术成熟度被评定为5级,具备工程应用条件,顺利通过第三方检测和中国腐蚀与防护学会评价。

  “以往国内传统舰船材料难以兼顾轻量化与多功能、高可靠性需求。”团队负责人、大连理工大学化工学院博士生邹佳轩说。更严峻的是,高性能树脂基体、结构功能一体化构件、大型构件精密加工等核心技术长期掌握在少数国家手中,我国高端材料配套存在明显短板,一度遭受国外技术封锁。

  这一关键技术,直接影响了新型舰船的迭代升级。设计师在选择材料时,往往面临“减重了不防腐,防腐了不隐身”的尴尬,或者不得不依赖存在供应风险和安全隐患的进口材料牌号。

  面对现实困境,在蹇锡高的指导下,邹佳轩组建了成员涵盖材料、化工、机械等多个领域的科研攻坚团队。团队聚焦新型舰船轻量化、集成化、高安全性发展需求,立志以自主创新破解关键材料受制于人的难题。

  与一般新材料研发不同,这支团队从一开始就坚持“需求牵引、实战导向”。

  2022年底起,他们围绕舰船构件在高盐雾、高湿热、强紫外线、复杂载荷及特殊功能防护场景下的服役需求,持续开展材料体系设计、构件制备和性能验证。

  “我们不是闭门造车。”邹佳轩说,“只有吃透实际服役环境,才能做出真正有用的材料。”

  研发伊始,摆在团队面前的,就是舰船复合材料研发领域公认的“硬骨头”——研发兼具轻量化、高性能与隐身性能的材料。这三个特性如同难以调和的矛盾体,极难在同一材料中实现完美兼容。

  初期的探索充满了试错阵痛,团队一度陷入“单项拔尖、整体失衡”的泥沼:追求极致轻量化的配方,往往扛不住高盐雾环境的侵蚀,极易老化开裂;兼顾耐腐蚀、阻燃与抗辐照的材料,又因密度过大而无法达到减重指标;力学强度勉强达标,雷达吸波与红外隐身等关键功能却常常“掉链子”。

  面对这一核心瓶颈,团队摒弃传统单一改性思路,选择了一条更为艰难的破局之路:从零开始重构高分子材料的分子结构体系。他们如同进行一场精密的手术般,逐一调整树脂基体的配比,优化增强材料的排布方式,并不断改良构件的成型工艺。

  反复淬炼上千种材料配方,推翻十余套不成熟方案,淘汰数十种适配性不佳组合……最终,团队拨开迷雾,研制出全面满足严苛性能标准的新一代舰船用结构功能一体化复合材料构件,为大国重器披上了坚不可摧的“隐形铠甲”。

  “这一成果的落地,将有效打破国外长期技术垄断,补齐我国舰船高端复合材料领域的技术短板。”蹇锡高表示。

  “下一步,我们要全力推进新材料的舰船实景应用与工程验证。”邹佳轩介绍,团队将持续深化技术迭代,加速产学研用深度融合。

(来源:科技日报 作者:张 蕴)

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