Репортаж от Wedoany，Чтобы новые корабли могли выходить в открытое море, необходимо преодолеть один ключевой барьер в области материалов — снижение веса при одновременном выдерживании множества суровых испытаний, таких как высокие температуры, радиация, коррозия, огнестойкость и малозаметность. Долгое время ключевые технологии в области высокопроизводительных композитных материалов для кораблей находились в руках других стран, а некоторые высокоэффективные материалы и конструкционно-функциональные интегрированные компоненты по-прежнему сталкивались с зарубежными технологическими блокадами. В Даляньском технологическом университете незаметно началась научно-исследовательская битва за обеспечение самостоятельного контроля над ключевыми материалами для новых кораблей и решение проблемы «узких мест».
Недавно команда под руководством академика Китайской инженерной академии, профессора Даляньского технологического университета Цзянь Сигао, разработала новое поколение конструкционно-функциональных интегрированных композитных компонентов для кораблей, которые успешно прошли сторонние испытания и оценку Китайского общества коррозии и защиты от коррозии. По сравнению с действующей корабельной сталью, вес снижен более чем на 60%; комплексные характеристики, такие как термостойкость, радиационная стойкость, коррозионная стойкость и огнестойкость, соответствуют требованиям; радиопоглощение и низкая инфракрасная излучательная способность достигли эксплуатационных требований. Уровень технологической готовности оценен в 5 баллов, что позволяет применять в инженерных целях.
Внедрение этого результата позволит эффективно разрушить долгосрочную зарубежную технологическую монополию, восполнить технологические пробелы Китая в области высокопроизводительных композитных материалов для кораблей, обеспечить надежное решение для самостоятельного контроля и модернизации характеристик нового китайского корабельного оборудования, а также помочь отечественным кораблям в их стремлении к открытому морю.
«Материальная дилемма» глубоководного оборудования
Высокая соленость, высокая влажность, сильное ультрафиолетовое излучение, сложные механические нагрузки... Ключевые компоненты кораблей должны служить в таких экстремальных условиях в течение многих лет. Они должны быть легкими, чтобы снизить вес корабля, увеличить скорость и полезную нагрузку; устойчивыми к коррозии, высоким температурам, огню и радиации; а также соответствовать строгим требованиям современного морского боя к радиолокационной и инфракрасной малозаметности.
«Традиционные китайские корабельные материалы с трудом сочетали в себе легкость с многофункциональностью и высокой надежностью», — признался руководитель команды, докторант Химико-технологического института Даляньского технологического университета Цзоу Цзясюань. Еще более серьезным является то, что ключевые технологии, такие как высокопроизводительные полимерные матрицы, конструкционно-функциональные интегрированные компоненты и прецизионная обработка крупных компонентов, долгое время находились в руках нескольких стран, и Китай испытывал явный дефицит в обеспечении высокопроизводительными материалами, что привело к зарубежным технологическим блокадам.
Этот ключевой показатель напрямую повлиял на итеративное обновление новых кораблей. При выборе материалов проектировщики часто сталкивались с дилеммой: «снижение веса без защиты от коррозии, или защита от коррозии без малозаметности», либо были вынуждены полагаться на импортные марки, что создавало риски для поставок и угрозы безопасности.
Перед лицом реальных трудностей под руководством академика Цзянь Сигао Цзоу Цзясюань, опираясь на поддержку нескольких коллег из исследовательской группы, сформировал научно-исследовательскую команду, охватывающую такие области, как материаловедение, химическая технология и машиностроение, сосредоточившись на потребностях новых кораблей в легкости, интеграции и высокой безопасности, и поставив цель решить проблему зависимости ключевых материалов от других стран с помощью независимых инноваций.
Путь исследований «под заказ»
В отличие от разработки обычных новых материалов, эта команда с самого начала придерживалась принципа «ориентация на потребности, практическая направленность».
С конца 2022 года они, исходя из эксплуатационных требований корабельных компонентов в условиях высокой солености, высокой влажности, сильного ультрафиолета, сложных нагрузок и специальной функциональной защиты, непрерывно проводили проектирование системы материалов, изготовление компонентов и проверку характеристик.
«Мы не работаем в вакууме», — сказал Цзоу Цзясюань. «Только досконально изучив реальные условия эксплуатации, можно создать по-настоящему эффективные материалы».
В начале разработки перед командой стояла общепризнанная «крепкая кость» в области корабельных композитных материалов — легкость, высокие характеристики и малозаметность. Эти три аспекта, словно трудносовместимые противоречия, чрезвычайно сложно идеально объединить в одном материале.
Начальные исследования были полны проб и ошибок. Команда на время погрязла в трясине «выдающихся отдельных показателей при общем дисбалансе»: рецептуры, нацеленные на максимальную легкость, часто не выдерживали коррозии в условиях высокой солености и быстро старели и трескались; материалы, сочетающие коррозионную стойкость, огнестойкость и радиационную стойкость, из-за высокой плотности не могли достичь показателей снижения веса; даже если механическая прочность едва соответствовала требованиям, ключевые функции, такие как радиопоглощение и инфракрасная малозаметность, часто «подводили».
Столкнувшись с этим ключевым узким местом, команда отказалась от традиционного подхода односторонней модификации и выбрала более сложный путь прорыва: реконструкцию молекулярной структуры полимерных материалов с нуля. Подобно прецизионному скальпелю, они поочередно корректировали соотношение компонентов полимерной матрицы, оптимизировали расположение армирующих материалов и постоянно улучшали технологию формования компонентов.
После тысяч итераций рецептур материалов, отказа от более чем десятка незрелых схем и отбраковки десятков комбинаций с плохой совместимостью... Команда развеяла туман и разработала новое поколение конструкционно-функциональных интегрированных композитных компонентов для кораблей, полностью отвечающих строгим стандартам характеристик, обеспечив «невидимую броню» для ключевого оборудования великой державы.
«Внедрение этого результата позволит эффективно разрушить долгосрочную зарубежную технологическую монополию и восполнить технологические пробелы Китая в области высокопроизводительных композитных материалов для кораблей», — заявил академик Цзянь Сигао.
«На следующем этапе мы будем активно продвигать практическое применение нового материала на кораблях и его инженерную верификацию», — рассказал Цзоу Цзясюань. Команда продолжит углублять технологические итерации и ускорять интеграцию научных исследований, образования и производства. От «зависимости от других» до «самостоятельного контроля» — научно-исследовательская команда Даляньского технологического университета с помощью независимых инноваций закладывает прочную основу из ключевых материалов для стремления отечественных кораблей к открытому морю.
Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com
