¿Cuál es el papel de la nueva tecnología de materiales?
Los materiales son la base material de la que dependen los seres humanos para sobrevivir. El desarrollo y progreso continuo de la sociedad humana radica en la capacidad de los humanos de utilizar materiales para fabricar herramientas y utilizar materiales para transformar el mundo. Engels dijo: "La naturaleza proporciona materiales para el trabajo y el trabajo convierte los materiales en riqueza". Se puede decir que los materiales están estrechamente relacionados con la supervivencia y evolución humana, por lo que se les conoce como "la piedra angular de la civilización humana".
La gente comprende mejor los materiales, como el acero común, el cemento, el vidrio, etc., que son todos materiales tradicionales. En comparación con los materiales tradicionales, los nuevos materiales, también llamados materiales avanzados, se refieren a nuevos materiales que se han investigado con éxito o se están desarrollando en los últimos años. Tienen un rendimiento y funciones excelentes y pueden satisfacer las necesidades de tecnologías nuevas y avanzadas.
El desarrollo de la historia humana muestra que los materiales son la base material y el precursor del desarrollo social, mientras que los nuevos materiales son hitos del progreso social. En los planes de desarrollo científico y tecnológico de países de todo el mundo, la tecnología de materiales siempre ha sido un campo muy importante, junto con la tecnología de la información, la biotecnología, la tecnología energética, etc., y es reconocida como una tecnología de alta tecnología en la sociedad actual. relacionado con el futuro de la humanidad durante mucho tiempo. La tecnología material también es una tecnología clave que respalda la industria moderna en la civilización humana actual y también es la base material más importante para la fuerza de defensa nacional de un país. La industria de defensa es a menudo el usuario prioritario de los nuevos logros en tecnología de materiales. La investigación y el desarrollo de nuevas tecnologías de materiales desempeñan un papel decisivo en el desarrollo de la industria de defensa y de armas y equipos.
Los nuevos materiales no son sólo la base del desarrollo científico y tecnológico, sino también el precursor del progreso científico y tecnológico. Estas son dos características importantes de los nuevos materiales. Por ejemplo, el descubrimiento y desarrollo de materiales semiconductores ha promovido en gran medida el progreso de la tecnología informática y ha llevado a la humanidad a la era de la información; el desarrollo de la tecnología de fibra óptica ha promovido el progreso de la tecnología de las comunicaciones modernas, la aparición de nuevos materiales estructurales y el calor de ablación; -Los materiales resistentes han impulsado el avance de la tecnología aeroespacial y el desarrollo de armas estratégicas.
En el sistema de planificación estratégica de ciencia y tecnología de defensa nacional del siglo XXI formulado por el Departamento de Defensa de EE. UU., la tecnología de materiales y procesos de preparación se considera una de las cuatro áreas prioritarias de desarrollo, y se propone priorizar la desarrollo de tecnología de materiales estructurales y multifuncionales, energía Se centra en cinco áreas clave: tecnología de materiales energéticos, tecnología de materiales optoelectrónicos, tecnología de materiales funcionales orgánicos y sintéticos, derivados biológicos y tecnología de materiales bioinducidos. Alemania analizó las tendencias de desarrollo de alta tecnología en el mundo y propuso nueve áreas clave en el siglo XXI. La primera opción son los nuevos materiales. En el país, de los 80 temas de I+D, 24 se refieren a nuevos materiales.
No hay duda de que los nuevos materiales se han convertido en un campo importante en la competencia de la fuerza nacional integral y una base material importante para la defensa nacional. Son el apoyo material para mejorar el nivel de mecanización del ejército y el ejército. Condiciones básicas para mejorar el grado de informatización. Por lo tanto, muchos países han incluido el desarrollo de nuevos materiales como un proyecto de desarrollo prioritario, especialmente el desarrollo de nueva tecnología de materiales militares.
2. Varios materiales nuevos
El desarrollo actual de nuevos materiales se centra en materiales estructurales con excelentes prestaciones y materiales funcionales con funciones específicas, incluyendo principalmente materiales compuestos avanzados, materiales metálicos especiales, especiales. materiales poliméricos, materiales biomédicos y materiales invisibles, etc.
1. Materiales compuestos avanzados
Los materiales compuestos avanzados se refieren a un material avanzado que es una combinación de dos o más materiales con diferentes propiedades. Los materiales compuestos avanzados son la principal dirección de desarrollo de los materiales estructurales. Este tipo de material tiene las características de alta resistencia, gravedad específica pequeña, buena aeroelasticidad y puede producirse en masa. Los materiales compuestos se han utilizado ampliamente en la industria aeroespacial y en diversas armas y equipos. Los materiales compuestos avanzados se han utilizado con éxito en F-16, F-18, "Mirage" 2000 y otros aviones militares, "Minuteman", "Trident", "Mirage" 2000 y otros aviones militares, "Minuteman", "Trident" " , "Mirage" 2000 y otros aviones militares. "," Minuteman, "Trident", "Gnome" y otros misiles estratégicos, así como tanques como el M-1, T-72, "Leopard"-II, etc., han logrado buenos resultados.
Por ejemplo, después de utilizar este material, el avión estadounidense de despegue y aterrizaje vertical AV-8B ha reducido su peso en un 27%. El peso del avión de combate F-18 se ha reducido en un 10%, mejorando enormemente el rendimiento del avión. maniobrabilidad.
Los barcos modernos fabricados con materiales compuestos tienen un peso muy reducido, una velocidad muy mejorada y una maniobrabilidad marítima muy mejorada. En la década de 1970, el Reino Unido desarrolló un blindaje compuesto "Jom" y lo aplicó a una nueva generación de tanques. Este tipo de armadura tiene tres capas: las capas exterior e interior están hechas de materiales metálicos como acero, aleación de aluminio o aleación de hierro, y la capa intermedia está hecha de materiales no metálicos como plástico, cerámica, fibra de vidrio, etc. Su capacidad para proteger contra proyectiles perforantes y rompedores de armaduras es significativamente mejor que la armadura homogénea tradicional.
Para promover aún más la aplicación de materiales compuestos en armas y equipos, Estados Unidos está implementando el plan "Advanced Design Composite Aircraft". Se espera que los materiales compuestos representen el 68,5% de los aviones. masa estructural y reducir la masa estructural total en un 35%.
2. Materiales metálicos especiales
Los materiales metálicos especiales están representados por aleaciones de titanio, aleaciones con memoria de forma y metales de almacenamiento de hidrógeno, cada uno de los cuales tiene sus propias ventajas.
(1) Aleación de titanio
Esta aleación tiene baja densidad, alta resistencia, excelente resistencia a la corrosión y a altas temperaturas, y es un material estructural liviano ideal. Las aleaciones de titanio se utilizan principalmente en la industria de la aviación para fabricar piezas estructurales de fuselajes de aviones, trenes de aterrizaje, vigas de soporte, discos de compresores de motores, palas y juntas, etc. Desde la década de 1970, el uso de aleaciones de titanio en aviones y motores militares ha aumentado rápidamente, extendiéndose desde aviones de combate hasta grandes bombarderos militares y aviones de transporte. Su uso en los aviones de combate F-14 y F-15 representa el 25% del peso estructural, y su uso en los motores de combate F-100 y F-39 representa el 25% y el 33% respectivamente. Materiales de aleación y tecnología de proceso Para un mayor desarrollo, un avión B-lB requiere 90.402 kilogramos de material de aleación de titanio. Al mismo tiempo, los militares prefieren cada vez más las aleaciones de titanio. El aligeramiento del equipo pesado, como la artillería autopropulsada del Ejército y los vehículos blindados, puede mejorar enormemente la movilidad. Ésta es una tendencia inevitable en el desarrollo de armas. Con la premisa de garantizar la movilidad del arma y el rendimiento protector, las aleaciones de titanio se utilizan ampliamente en las armas del ejército. Por ejemplo, el uso de aleación de titanio en el tractor de artillería 155 no sólo puede reducir el peso, sino también reducir la deformación del cañón de artillería debido a la gravedad, mejorando efectivamente la precisión de disparo de algunas formas complejas en los principales tanques de batalla, helicópteros y anti; -Misiles multipropósito de tanque Los componentes pueden estar hechos de aleación de titanio, que no solo cumple con los requisitos de rendimiento del producto sino que también reduce el costo de procesamiento de los componentes.
(2) Aleación con memoria de forma
En 1932, el sueco Olander observó por primera vez el efecto "memoria" en una aleación de oro y cadmio, es decir, después de que se cambia la forma de la aleación. , una vez que se cambia la forma de la aleación, cuando se calienta a una cierta temperatura de transición, puede volver mágicamente a su forma original. La gente llama aleaciones con esta función especial aleaciones con memoria de forma. Las aleaciones con esta función especial se denominan aleaciones con memoria de forma. Aunque el desarrollo de aleaciones con memoria solo tiene una historia de más de 20 años, debido a sus efectivas aplicaciones en diversos campos, ha atraído la atención del mundo y se le conoce como un "material funcional milagroso".
Las aleaciones con memoria de forma se pueden dividir en tres categorías: una son las aleaciones con memoria de forma unidireccional, que se deforman a temperaturas más bajas y pueden volver a la forma anterior a la deformación después del calentamiento. Este tipo de memoria de forma solo existe durante el proceso. proceso de calentamiento. El fenómeno se conoce como efecto de memoria unidireccional. La segunda es una aleación con memoria bidireccional. Esta aleación se deforma a baja temperatura, una vez calentada, volverá a su forma a alta temperatura y, una vez enfriada, puede volver a su forma a baja temperatura. proceso de enfriamiento. El fenómeno de la memoria se conoce como efecto de memoria bidireccional. El tercero es el metal con memoria total. Esta aleación puede volver a su forma a alta temperatura cuando se calienta y puede volver a su forma a baja temperatura con la orientación opuesta y la misma forma cuando se enfría.
Las aleaciones con memoria de forma se han utilizado en equipos de aviación y aeroespaciales. Por ejemplo, se utiliza para conectores de acoplamiento de baja temperatura en sistemas hidráulicos de aviones militares, y los materiales de aleación con memoria de forma que se están desarrollando en países europeos y americanos se utilizan en rotores horizontales inteligentes para helicópteros. Debido al ámbito limitado de uso de helicópteros con altas vibraciones y ruidos, las principales fuentes de ruido y vibración son las interferencias de remolinos de las palas y ligeras desviaciones en el perfil de las palas. Esto requiere un dispositivo para equilibrar el espaciado de las palas de modo que cada pala gire exactamente en el mismo plano.
Se ha desarrollado un controlador de trayectoria de la pala que utiliza un pequeño actuador de aleación con memoria de forma de doble tubo para controlar la posición del ala en la trayectoria del borde de la pala para minimizar sus vibraciones.
Los investigadores científicos también utilizan aleaciones con memoria para fabricar interfaces de reabastecimiento de combustible para aviones. En el punto de conexión entre el avión cisterna y la tubería de reabastecimiento de combustible para aviones de combate, se realiza un calentamiento eléctrico para cambiar la temperatura, lo que puede deformar la aleación con memoria. en la interfaz y haga que la interfaz sea hermética al aceite.
Ha habido muchos ejemplos exitosos de aplicaciones de aleaciones con memoria en el campo aeroespacial. La estación espacial tiene una antena autoexpandible que cubre una superficie de varios cientos de metros cuadrados. Una antena de este tipo no puede enviarse al espacio en naves espaciales existentes sin "contraerse y deformarse". Con la aleación con memoria, el problema está resuelto. Los humanos usan aleaciones de memoria para hacer primero una antena paraboloide o plana de gran área en el suelo y luego la doblan en forma esférica a medida que la nave espacial asciende hacia el cielo, la antena se expone a la luz solar y la temperatura cambia. se vuelve natural debido a su función de "memoria" Expandir para restaurar la forma de la parábola.
(3) Metal de almacenamiento de hidrógeno
Quizás ya sepas mucho sobre la química del hidrógeno. Se puede quemar. Es un combustible con un alto poder calorífico. kilogramo de hidrógeno. Puede liberar 143.283.200 julios de calor, ¡y ningún combustible convencional puede compararse con él! Además, durante el proceso de combustión, el hidrógeno y el oxígeno se combinan para formar agua, lo que no contamina el medio ambiente. Por tanto, se puede decir que el hidrógeno es el combustible más limpio.
Hay muchas formas de producir hidrógeno, como por ejemplo la electrólisis del agua, pero esto requiere mucha energía. En términos generales, no es rentable producir combustible de hidrógeno electrolizando agua. Por lo tanto, los científicos están estudiando métodos más económicos para producir hidrógeno, y uno de los resultados de la investigación más llamativos es el método de fotólisis. La luz solar es una fuente de energía natural inagotable. Usar la luz solar para descomponer el agua de mar puede ser la forma más prometedora de encontrar energía libre de contaminación. Sin embargo, han surgido nuevos problemas.
Hoy en día, el hidrógeno suele almacenarse en un recipiente de acero de alta presión llamado cilindro de hidrógeno. Incluso si la botella se llena a 150 atmósferas, el peso del hidrógeno es inferior a 1/100 del peso de la botella de hidrógeno, por lo que existe riesgo de explosión. Obviamente, este método de almacenamiento no es adecuado para el uso a gran escala del hidrógeno en la industria y la vida. Así como la gente lucha por resolver el problema del almacenamiento de hidrógeno, los últimos resultados de las investigaciones sobre materiales metálicos nos dan esperanza.
Los científicos han descubierto que algunos metales tienen la capacidad de capturar hidrógeno. Estos metales se denominan metales de "almacenamiento de hidrógeno". A una determinada temperatura y presión por encima de la presión de descomposición de equilibrio, pueden absorber una gran cantidad de hidrógeno y un átomo de metal puede combinarse con dos o más átomos de hidrógeno para formar un hidruro metálico. Cuando calentamos este hidruro metálico, se descompone y libera hidrógeno. Teóricamente, ciertos metales equivalentes a 1/3 del peso de una botella de hidrógeno pueden "absorber" gas hidrógeno equivalente a la capacidad de almacenamiento de hidrógeno de la botella de hidrógeno, pero su volumen es inferior a 1/10 del volumen de la botella de hidrógeno. Se han descubierto muchos metales y aleaciones con capacidad de almacenamiento de hidrógeno, entre las cuales las aleaciones de titanio-hierro-lantano-níquel y las aleaciones de magnesio-níquel son casi prácticas.
Una vez que se encuentre una forma de almacenar hidrógeno, su uso como combustible se generalizará aún más. Si se utiliza hidrógeno como combustible en lugar de gasolina, se puede utilizar en varios motores de combustión interna sin realizar demasiados cambios en los motores de combustión interna actuales. ¡Incluso puede aumentar la eficiencia en un 40%!
Debido a que los metales de almacenamiento de hidrógeno brindan al hidrógeno ventajas únicas, como alta pureza del hidrógeno, alta densidad de almacenamiento de hidrógeno, buena seguridad y larga vida útil, los metales de almacenamiento de hidrógeno rápidamente se hicieron populares en el campo militar. Por ejemplo, en la industria de armas, las baterías de plomo-ácido utilizadas en tanques y vehículos requieren una carga frecuente debido a su pequeña capacidad y su alta tasa de autodescarga, lo que genera grandes inconvenientes para el mantenimiento y el transporte. La potencia de salida de descarga se ve afectada fácilmente por la duración de la batería, el estado de carga y la temperatura. En condiciones de clima frío, la velocidad de arranque de un vehículo tanque se reducirá significativamente o incluso será imposible arrancar, lo que afectará la capacidad de combate del tanque. Las baterías de aleación de almacenamiento de hidrógeno tienen las ventajas de alta densidad de energía, resistencia a la sobrecarga, resistencia al impacto, buen rendimiento a baja temperatura y larga vida útil. Tendrán amplias perspectivas de aplicación en el desarrollo de baterías para los principales tanques de batalla en el futuro.
Si el metal almacenado en hidrógeno se utiliza como combustible para aviones de combate, la carga útil, la velocidad y el alcance del avión se pueden aumentar considerablemente, se puede reducir el ruido y se puede aumentar el sigilo de los aviones de combate.
(4) Materiales superconductores
En 1911, el físico holandés Onnes (1853-1926) descubrió que la resistividad del mercurio no cambia con la temperatura como se esperaba, sino que disminuye gradualmente a medida que ésta. aumenta, pero cuando la temperatura baja a un cierto valor, la resistencia del mercurio cae repentinamente a cero. Ciertos metales, aleaciones y compuestos tienen una caída repentina de resistividad cuando la temperatura desciende a una temperatura específica cercana al cero absoluto. Este fenómeno inmensurable se llama superconductividad, y las sustancias capaces de superconductividad se denominan superconductores. La temperatura a la que un superconductor cambia de un estado normal a un estado superconductor se denomina temperatura de transición (o temperatura crítica) de la sustancia. Las investigaciones han descubierto que la mayoría de los elementos metálicos, así como miles de aleaciones y compuestos, son superconductores en diferentes condiciones.
Las propiedades de los materiales superconductores son completamente diferentes a las de los materiales conductores tradicionales. 1. Resistencia cero: la resistencia de los materiales superconductores es cero cuando se encuentran en estado superconductor y la energía puede transmitirse a miles de kilómetros de distancia sin pérdidas. Si un campo magnético en un anillo superconductor induce una corriente eléctrica, esta corriente puede permanecer imperturbable. Esta "corriente continua" se ha observado muchas veces en experimentos. 2. Completamente diamagnético: en el estado superconductor de los materiales superconductores, siempre que el campo magnético externo no exceda un cierto valor, las líneas del campo magnético no pueden penetrar y el campo magnético dentro del material superconductor es siempre cero. 3. Efecto Josephson: cuando se agrega una delgada capa aislante (espesor de aproximadamente 1 nanómetro) entre dos materiales superconductores para formar una baja resistencia, un par de electrones pasarán a través de la capa aislante para formar una corriente, y la capa aislante Hay no hay tensión en ambos lados, es decir, la capa aislante también se convierte en superconductora. Cuando la corriente excede un cierto valor, se produce el voltaje U en ambos lados de la capa de aislamiento y la corriente continua se convierte en corriente alterna de alta frecuencia e irradia ondas electromagnéticas hacia afuera. Las tres características anteriores han hecho que los materiales superconductores se conviertan en materiales funcionales para los cuales los países han invertido mucha mano de obra y recursos materiales en investigación, y han hecho todo lo posible para utilizarlos con fines militares.
Aplicación de la tecnología superconductora en buques de guerra. Estados Unidos, Gran Bretaña, Japón y otros países han llevado a cabo sucesivamente investigaciones sobre la aplicación de tecnología superconductora en buques de guerra desde la década de 1970, y han logrado resultados iniciales. Actualmente, se han probado con éxito a nivel internacional tres barcos de propulsión electromagnética superconductora. El dispositivo de propulsión de fuerza electromagnética superconductora está diseñado según el principio electromagnético. Se instala un electroimán en el barco bajo la interacción del campo magnético y la corriente, el agua de mar retrocede. Bajo la fuerza de reacción del agua de mar, el barco obtiene empuje hacia adelante. Los buques superconductores no requieren motores ni hélices y pueden eliminar eficazmente el ruido y reducir la radiación infrarroja, mejorando así en gran medida la capacidad de supervivencia, la rápida maniobrabilidad y la capacidad de penetración de los buques de guerra.
Aplicación de la tecnología superconductora en aviones de combate. Los motores pequeños y de alta potencia son factores clave para mejorar el rendimiento de combate de los aviones de combate. Con los continuos avances en la tecnología superconductora, se han creado las condiciones para el desarrollo de generadores de fluidos magnéticos miniaturizados de alta potencia. Una vez que los generadores superconductores se pongan en práctica, podrán proporcionar energía eficiente para grandes radares, grandes computadoras, diversos equipos de comunicación y otros equipos que consumen mucha energía en los puestos de comando aéreo y frente a los aviones de combate.
Aplicaciones de la tecnología superconductora en reconocimiento militar, comunicaciones, contramedidas electrónicas y mando. Los instrumentos y equipos fabricados utilizando el "efecto Josephson" de materiales superconductores tienen las características de alta sensibilidad, bajo nivel de ruido, velocidad de respuesta rápida y bajo consumo de energía, y son de gran utilidad en reconocimiento militar, comunicaciones, contramedidas electrónicas y comando.
La comunicación por cable superconductora militar utiliza cables superconductores para lograr comunicaciones de larga distancia y gran capacidad. Los experimentos de investigación han demostrado que los cables superconductores pueden transmitir información mucho más rápido que los sistemas de fibra óptica y pueden transmitir pulsos de varias billonésimas de segundo. Los científicos predicen que en el futuro, la capacidad de las comunicaciones de larga distancia altamente superconductoras será cientos de veces mayor que la de los cables ópticos, y se podrá transmitir información equivalente a 1.000 Enciclopedia Británica por segundo. Al mismo tiempo, como los cables superconductores no tienen pérdidas, no es necesario instalar amplificadores cada 3 o 4 kilómetros.
Las radiocomunicaciones militares superconductoras utilizan materiales superconductores para fabricar transmisores y receptores de radio, que no solo tienen alta sensibilidad y amplio ancho de banda, sino que también pueden reducir el tamaño y el peso de la antena y mejorar la viabilidad del sistema. El primer transmisor de radio superconductor del mundo, fabricado por la Universidad de Birmingham en el Reino Unido, tiene una distancia de transmisión 10 veces mayor que la de los transmisores tradicionales.
Los materiales superconductores también son ideales para fabricar satélites de comunicaciones, que pueden aumentar la velocidad de procesamiento de información y reducir a la mitad los tiempos de respuesta de frecuencia. El uso de materiales superconductores para construir antenas parabólicas podría aumentar la eficiencia en un 90%.
Los sistemas de automatización de mando militar requieren un procesamiento a alta velocidad de grandes cantidades de información. Las computadoras fabricadas con materiales superconductores con características de resistencia cero pueden reducir el consumo de energía, se puede ignorar el calor generado por el circuito, se puede mejorar considerablemente la velocidad de computación y también se pueden reducir considerablemente el tamaño y el peso. El microprocesador superconductor de 4 bits desarrollado con éxito por la empresa japonesa Fujitsu es 10 veces más rápido que procesadores similares que utilizan tecnología de arseniuro de galio y consume sólo 1/500 de este último. Se dice que los ordenadores fabricados con materiales superconductores pueden hacer que el superordenador actual sea mil millones de veces más grande que un microordenador personal. La aplicación de este tipo de microcomputadora de alta velocidad mejorará en gran medida la eficiencia del mando militar y mejorará el rendimiento de los sistemas de guía de armas.
Los dispositivos de detección que utilizan tecnología superconductora son extremadamente sensibles a los campos magnéticos y la radiación electromagnética, y su sensibilidad es miles de veces mayor que la de los dispositivos de detección convencionales. Son equipos ideales para el reconocimiento militar por teledetección. Los principales que se están desarrollando incluyen detectores de matriz de plano focal infrarrojos espaciales, detectores de microondas y ondas milimétricas, detectores magnéticos, etc. Los detectores superconductores no solo son pequeños en tamaño, livianos, de largo alcance y de alta sensibilidad de detección, sino que también tienen capacidades de detección para todo clima y de penetración de humo que los sistemas generales de detección visible e infrarroja no tienen, y pueden proporcionar detección. Capacidades para objetivos de baja característica. Puede ser ampliamente utilizado en antenas de matriz en fase de naves espaciales, armas antisubmarinas y detección de minas, etc.
Se informa que también se está desarrollando una nueva generación de radar superconductor. Sus antenas, transmisores, receptores, fuentes de estabilización de frecuencia, simuladores de señal, filtros y otros dispositivos electrónicos están fabricados con materiales altamente superconductores, con bajo consumo de energía, bajo nivel de ruido, amplia banda de frecuencia, alta sensibilidad, alta confiabilidad y tamaño. peso y otras ventajas. La electrónica superconductora utilizada en los sistemas de radar puede ampliar el espectro del radar 166 veces, aumentar el alcance en un orden de magnitud y permitir la detección de señales débiles.
3. Materiales poliméricos especiales
Los materiales poliméricos son materiales compuestos por compuestos con un alto peso molecular relativo. Muchos materiales naturales con los que entramos en contacto suelen estar compuestos de polímeros, como el caucho natural, el algodón y los órganos humanos. Lo mismo ocurre con las fibras sintéticas, los plásticos y el caucho.
Los polímeros son la forma de vida. Todos los seres vivos pueden considerarse agregados de polímeros. Los polímeros naturales como ramitas, pieles y paja fueron algunos de los primeros materiales utilizados por los humanos. A lo largo de la historia, los productos elaborados a partir de polímeros naturales como el papel, la goma y la seda han estado estrechamente asociados con el desarrollo de la civilización humana.
A partir del siglo XIX, el ser humano empezó a utilizar materiales poliméricos naturales modificados. El caucho cremado y el plástico de nitrocelulosa (celuloide) son dos ejemplos típicos. A finales de los años 1920, el cloruro de polivinilo comenzó a utilizarse a gran escala; a principios de los años 1930, se empezó a producir poliestireno a gran escala; a finales de los años 1930 se empezó a producir nailon; Después del gran desarrollo del siglo XX, los materiales poliméricos han tenido un impacto significativo en la apariencia del mundo. La revista Time considera el plástico como el invento más importante del siglo XX. Los polímeros también han tenido un impacto significativo en la esfera cultural y el estilo de vida humano. Los polímeros generales se dividen generalmente en cinco categorías según sus usos, a saber, plásticos, caucho, fibras, revestimientos y adhesivos.
Además de desempeñar un papel importante en la vida diaria de las personas, los materiales poliméricos también se utilizan ampliamente en el ejército. Su aplicación en equipos militares ocupa el segundo lugar después de los materiales de acero. En términos de equipos de protección individual, los métodos de aplicación más típicos son en forma de fibra utilizada en diversos productos de fibra (como uniformes, tiendas de campaña) utilizados por los soldados en tiempos de paz y guerra, y en forma de caucho y plástico utilizados en zapatos. botas, capas estructurales impermeables y antiimpactos, materiales de flotabilidad que salvan vidas, componentes de rodamientos, conectores, etc. En términos de armas y equipos pesados, puede reemplazar las aleaciones de alta resistencia para fabricar aviones militares, tanques y otros equipos pesados, reduciendo en gran medida el peso de las armas. Los materiales poliméricos con fuertes propiedades de unión también se pueden utilizar ampliamente en la unión de piezas de armas, especialmente la proporción de piezas no metálicas de cohetes y misiles.
4. Materiales biomédicos
Los materiales biomédicos son un tipo de materiales desarrollados para reparar o reemplazar órganos humanos enfermos y restaurar las funciones del cuerpo humano. Los materiales biomédicos son la base para el estudio de órganos artificiales y dispositivos médicos, y se han convertido en una rama importante de la disciplina de los materiales. Especialmente con el vigoroso desarrollo y los grandes avances de la biotecnología, los biomateriales se han convertido en un tema candente para la investigación y el desarrollo de científicos de todo el mundo. Los biomateriales contemporáneos están al borde de un gran avance. En un futuro próximo, los científicos podrán diseñar y fabricar órganos humanos completos con la ayuda de biomateriales. Es previsible que en futuros campos de batalla, muchos soldados heridos por metralla se recuperen rápidamente gracias a materiales biomédicos y vuelvan al combate.
5. Materiales sigilosos
El desarrollo de armas de ataque modernas, especialmente la aparición de armas de ataque de precisión, ha amenazado en gran medida la capacidad de supervivencia de las armas y equipos que simplemente dependen del fortalecimiento de las capacidades de protección. de armas Ya no es realista. El uso de tecnología sigilosa para desactivar los sistemas de detección y reconocimiento del enemigo, ocultándose tanto como sea posible, tomando la iniciativa en el campo de batalla y descubriendo y destruyendo al enemigo primero, se ha convertido en una dirección de desarrollo importante para la protección de armas modernas. El medio más eficaz de tecnología sigilosa es el uso de materiales sigilosos. La investigación extranjera sobre tecnología y materiales sigilosos comenzó en Alemania durante la Segunda Guerra Mundial y luego se desarrolló en Estados Unidos y se expandió a Gran Bretaña, Francia, Rusia y otros países. Actualmente, Estados Unidos lidera el camino en tecnología sigilosa e investigación de materiales. En el campo de la aviación, muchos países han aplicado con éxito la tecnología sigilosa al sigilo de los aviones; en términos de armas convencionales, Estados Unidos también ha trabajado mucho en el sigilo de tanques y misiles, y los ha utilizado sucesivamente en equipos. Por ejemplo, el tanque estadounidense MlAl utiliza materiales sigilosos de ondas de radar y ondas infrarrojas, y el tanque T-80 de la Unión Soviética está recubierto con materiales sigilosos.
En los últimos años, los países extranjeros se han comprometido a explorar diversos materiales nuevos mientras mejoran y perfeccionan los materiales sigilosos tradicionales. Los materiales de bigotes, nanomateriales, materiales cerámicos, materiales poliméricos conductores, etc. se utilizan gradualmente para el sigilo de ondas de radar y ondas infrarrojas, haciendo que el recubrimiento sea más ligero y delgado. Los nanomateriales se están investigando y desarrollando como una nueva generación de materiales sigilosos en los países desarrollados debido a sus excelentes propiedades de absorción de ondas, amplia banda de frecuencia, buena compatibilidad y fino espesor. La investigación nacional sobre materiales furtivos de ondas milimétricas comenzó a mediados de la década de 1980, y las unidades de investigación se centraron principalmente en sistemas de armas. Después de años de arduo trabajo, el trabajo de investigación ha logrado grandes avances. Esta tecnología se puede utilizar para camuflar y ocultar varios sistemas de armas terrestres, como tanques de batalla principales, sistemas de artillería avanzados de 155 mm y tanques anfibios.
Actualmente, se han aplicado revestimientos de absorción de ondas electromagnéticas y revestimientos de protección electromagnética a aviones furtivos; tanto los misiles tierra-aire estadounidenses como rusos utilizan materiales furtivos que son livianos, tienen bandas de absorción anchas y tienen buena temperatura. estabilidad. Es previsible que la investigación y aplicación de tecnología furtiva se haya convertido en uno de los temas más importantes en el campo de la ciencia y tecnología de defensa en el mundo.
6. Materiales optoelectrónicos
Los materiales optoelectrónicos son materiales utilizados en la tecnología optoelectrónica y son una parte importante de la tecnología de la información moderna. Los materiales optoelectrónicos se utilizan ampliamente en la industria militar. El telururo de mercurio y cadmio y el antimonuro de indio son materiales importantes para los detectores de infrarrojos; el sulfuro de zinc, el seleniuro de zinc y el arseniuro de galio se utilizan principalmente para fabricar ventanas y cubiertas para sistemas de detección de infrarrojos, como aviones y misiles. El fluoruro de magnesio tiene una alta transmitancia y una fuerte resistencia a la erosión por lluvia y la erosión. Es un buen material transmisor de luz infrarroja. El cristal láser y el vidrio láser son materiales para láseres de estado sólido de alta potencia y energía. Los materiales láser típicos incluyen cristal de rubí, granate de itrio y aluminio dopado con neodimio, materiales láser semiconductores, etc., que son materiales indispensables e importantes para las armas láser.
Los nuevos materiales son tecnologías fundamentales para la producción de equipos militares y desempeñan un papel importante en la mejora del rendimiento de las armas y equipos y la efectividad en combate del ejército. La nueva tecnología de materiales tiene una amplia gama de usos en el ejército. Su uso en armas y equipos puede mejorar las armas y los equipos y mejorar enormemente su rendimiento. Con el profundo desarrollo de nueva tecnología de materiales, la apariencia de las armas y equipos futuros también cambiará cada día que pase.