高科技材料芳纶纸

作者: 沈羡云

来源: 《百科知识》

发布日期: 2022-07-06 08:50:54

芳纶纸是一种新型的高科技合成材料,具有高强度、低变形、耐高温、耐化学腐蚀等特点,广泛应用于国防军工、航空航天、交通运输等领域。

芳纶纸又名“聚芳酰胺纤维纸”,是以芳纶短纤维和芳纶沉析纤维为造纸原料,斜网抄造湿法成型,再经热压成型制得。芳纶纸具有良好的绝缘性和抗老化性能,是一种非常特殊的新型的高科技合成材料,它从诞生之日始就被认为是材料科学上的一个重要的里程碑。虽然我们习惯称它为“纸”,但是它和我们传统的纸有着本质区别。

芳纶纸的特点是具有高强度、低变形、耐高温、耐化学腐蚀、阻燃、优良的电绝缘性、化学性质极其稳定、使用寿命很长。它有很多传统意义上的纸所不具备的特点:它的强度大概是钢丝的5、6倍,韧性是钢丝的2倍,在具备了一流的强度和韧性的同时,这张纸还非常轻,质量只是钢丝的五分之一左右。

芳纶纸材料的优异性能,使得它的用途非常广泛。

目前世界很多国家都将其广泛用于国防军工、航空航天、交通运输等领域,像飞机、高铁、航空母舰以及运载火箭等某些关键的部件都把芳纶纸作为复合材料。冷战期间,芳纶纸首先被美国投入到航天以及军事领域,直至冷战结束后,芳纶纸才被用于民用领域。目前美国、英国等发达国家的防弹衣其实就是用芳纶纸做的。美国军人戴的一种头盔就是大量采用了芳纶纸材料。

由于芳纶纸防高温、耐酸碱、硬度比钢还要硬,质量比常规的钢盔轻了三分之二,因此是做头盔最合适的材料。防弹衣、头盔的轻量化可以大大提高军队的快速反应能力和杀伤力。

大家都知道美国的B-2隐身轰炸机,它的隐身能力非常厉害,可以安全地穿过各种常规防空系统,它的机翼蒙皮就采用了芳纶纸材料。由于芳纶纸质量轻、宽频透波性好、高强度、高模量,采用以芳纶纸为芯材的蜂窝结构复合材料制作隐身材料,可以有效地躲避敌方雷达的探测,提高飞行器的生存力和战斗力。可以说,芳纶纸是一种重要的国防装备基础材料,它的地位相当于汽车用的润滑油,没有它许多高科技军事设备无法发挥更强的效果。

芳纶纸是目前航空航天等领域最常用到的特种纸材料。现代国与国之间的竞争已经瞄准了太空资源,火星移民计划、月球移民计划、火星资源勘探计划等都需要进行火箭发射。在航天器研发建造过程中,使用芳纶纸这种材料可以极大地减轻火箭的整体质量,每减轻1千克,火箭成本就会降低100万美元。此外,航天飞机在返回地球冲击大气层的时候需要耐1000℃的高温,航天飞机的耐热保温材料其实也是由芳纶纸做的。

除了军事与航天应用外,在民用方面,芳纶纸也发挥了巨大的作用。比如,用芳纶纸做成消防队员的防热服,它的阻燃性非常好,可以在260℃的高温中使用100小时,使消防员的身体不受高温的侵蚀。又如,用芳纶纸材料能够有效地降低高速列车的能耗和噪声,它还是高铁上重要的高温绝缘材料。现在,这项技术已经广泛应用于国内的大型飞机、磁悬浮高铁、地铁等交通工具上。

除此之外,芳纶纸作为一种高技术含量的纤维材料被广泛应用于机电、建筑、体育用品等国民经济的多个方面。由于芳纶纸的隔热、防火、吸声效果都十分理想,屋顶保温隔热、钢结构厂房墙体保温隔热、室内保温吸声防火等都用到了芳纶纸。据报道,目前芳纶产品用于防弹衣、头盔等约占7%~8%;用于航空航天材料、体育用品材料大约占40%;用于轮胎骨架材料、传送带材料等方面大约占20%;用于高强绳索等方面大约占13%。

此外,轮胎业也开始大量使用芳纶帘线来减轻重量、减少滚动阻力。

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