功能材料在舰船工程领域中的研究进展(5)

俄罗斯利用碳纤维增强树脂基复合材料摩擦系数低、水中不发软的特点，制造舰船活塞、轴承等部件。此外，树脂基复合材料还可用于制造机械装置、舵、装备、管道系统等。

美国密歇根大学和空军研究实验室合作开发出一种新型纳米涂层材料，其中95%以上是空气，能排斥上百种液体。用这种材料涂在纱网或织物上，其表面可形成一种对液体的弹力。研究人员将这种纳米涂层称为“超全恐液面”，是一种叫做“聚二甲硅氧烷”的弹性塑料粒子混合物，能从立方纳米的尺度对液体形成斥力。研究人员指出，这种材料的化学成分固然重要，但更重要的是它的纹理。无论用在什么物质表面，它都能紧紧缠附在孔状结构上，由此就在这些孔中形成了更加精细的网。这种结构也意味着涂层中95%～99%的部分形成了气袋，所以接触该涂层的任何液体，几乎都无法触及它的固体表面。由于液体只能接触到织物涂层表面的细丝，因此大大减少了分子问的作用力，被用于船舶的先进防水涂料，大大减少水流对船只的拖曳，相关论文发表在最近出版的《美国化学协会杂志》上。

中船重工七二五研究所通过接枝共聚法将聚两性离子分子poly（SBMA）接枝到聚二甲基硅氧烷（PDMS）表面，制备了一种新型的双离子性分子修饰的抗蛋白吸附防污材料，相对于聚二甲基硅氧烷，能够减少70%的牛血清白蛋白吸附，减少典型污损海生物—硅藻75%的吸附，应用于舰船涂料上具有优异的防污效果。

此外，为达到减轻壳体的重量，提供合理有效载荷的目的，新金属结构材料、先进树脂基复合材料、结构陶瓷材料等新型结构材料也被大量应用于舰船领域。先进树脂基复合材料是指用碳纤维、陶瓷纤维、芳纶纤维等增强的聚合物复合材料。先进树脂基复合材料具有比传统结构材料优越得多的力学性能，这些复合材料的拉伸强度略高于普通钢材，而比强度则为普通钢材的4～6倍，比模量为普通钢材的2～3倍。另外，先进树脂基复合材料往往还兼有耐腐蚀、振动阻尼和吸收电磁波等功能。美国“洛杉矶”级核潜艇的声纳导流罩长7.6m，最大直径8.1m，是目前世界上最大的先进树脂基复合材料制品 美国的“佩里”号驱逐舰上首次用芳纶纤维增强塑料制作装甲。

此外，世界各国均将高分子树脂基复合材料广泛用于舰船建造与维修领域中。瑞典新设计的YS2000高速驱潜快艇采用纤维材料来减轻艇体的重量。德国AIR加工技术公司开发出一种碳纤维／环氧复合材料螺旋桨，具有很高的强度，可在恶劣的海况下工作。美国海军用石墨纤维增强环氧树脂材料成功地制造出自动无人深潜探海艇AUSSMOD 2的耐压壳体，该艇的下潜深度为6 096m。

1.3 高分子隐身材料

高分子隐身材料是隐身技术的重要组成部分，隐身材料的使用被探测率降低，提高自身的生存率。

压电橡胶和聚偏二氟乙烯(PVDF)等高分子材料被广泛应用于制成舰船声纳的核心部件水声换能器转换元件中。压电橡胶既可作为消声材料,也可用来制造水听器[7]。美国新一代的“白人队长”级攻击性核潜艇的声纳基阵材料即为压电橡胶。挪威已在其舰船上试用PVDF作为水声换能材料,法国也计划把这种材料用于新型弹道导弹核潜艇。

高分子导电聚合材料作为高分子隐身材料的一员以其优良的隐身性能正得到世界各国的高度重视，虽然这类材料作为舰船吸收雷达波的应用还只处于试验阶段。但随着“模块合成”、“分子沉积法”、“扫描微探针电化学”等制备导电聚合物微管和纳米管的方法相继出现以及计算机模拟分子设计技术的日趋成熟[10]，导电聚合物必将作为舰船和武器装备的吸波材料得到广泛的应用。

目前世界各国海军现役和在建的潜艇中，绝大多数均已敷设了消声瓦。消声瓦能够减少对方主动声纳的探测距离并且能降低本艇内机械噪声。消声瓦在合成材料与粘贴技术上将有新的发展，日本海上自卫队目前使用的一种由电阻抗变层和低阻抗谐振层组成的宽频带高效吸波树脂复合材料，在1～20吉赫的雷达波段上吸收率达20分贝以上，使得其海中装备的隐身性能较好。英国海军目前使用的聚氨酯材料、法国海军的聚硫橡胶、广泛用于声学材料的丁基橡胶等，都是发展消声瓦技术的很有前途的合成材料。美国海军使用的玻璃纤维制双层薄板消声瓦，则被认为是消声瓦未来发展的一种趋势。其他形式的复合材料与复合声学结构相结合的消声瓦，由于具有优良的吸声和减振效果，也必然是未来消声瓦设计的重点。在消声瓦结构设计多样化的同时，消声瓦的使用日趋专用化，适于特定艇体的区域或特定频段的专用型消声瓦逐渐得到广泛应用（前苏联对不同活动区域的潜艇敷设不同材料的消声瓦）。要求消声瓦既保持吸声效果，还要使其具有减振的作用，另外，降低本艇自噪声为主要目的的特殊消声瓦在将来也会出现。消声瓦技术[8～9]已不再是一种完全独立的领域，而是潜艇隐身和减振降噪技术、艇体水动力噪声治理、艇体防污等多项技术工程综合应用的领域。

文章来源：《金属功能材料》 网址: http://www.jsgncl.cn/qikandaodu/2021/0626/631.html