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首艘國產航母下水！涂料新材料如何保駕護航？

2017-05-05 09:17:31 作者：本網整理來源：材料科學與工程分享至：

4月26日上午，我國第二艘航空母艦下水儀式在中國船舶重工集團公司大連造船廠舉行。第二艘航空母艦由我國自行研制，2013年11月開工。目前，航空母艦主船體完成建造，動力、電力等主要系統設備安裝到位。出塢下水是航空母艦建設的重大節點之一，標志著我國自主設計建造航空母艦取得重大階段性成果。

航空母艦（航母）——作為海上大型軍艦、路上機場航站、空中飛機的集合體，海空力量的融合體，發展至今，航空母艦已是現代海軍不可或缺的武器，也是海戰最重要的艦艇之一。

航空技術發展在很大程度上依賴于材料進步，“一代材料、一帶裝備”是材料推動航空技術進步的真實寫照。

航母建造是一項復雜的系統工程，包括船體、動力設備、管路及附件設施、甲板、電力設備、船艙以及艦艇、戰斗機等裝備。因此，所使用的材料種類繁多，工作環境復雜，腐蝕破壞因素急劇增加。

航母服役環境極其苛刻，從腐蝕環境特點來看：1.風高浪大，海況險惡；2.海洋環境溫差大、高濕、干濕交替、高鹽霧等加速了材料老化、腐蝕進程；3.海水、泥沙、油氣、酸、堿、輻射等腐蝕介質種類多，水、液、氣、海生物共同作用；4.遭受波浪碰擊、沖擊、振動、熱偏移、船貨漂移、飛機起落、武器反沖擊以及機械設備運轉載荷等多種載荷共同作用。

腐蝕是影響材料長期性能的最重要因素。一個系統的腐蝕失效故障有可能影響全艦功能的發揮。然而，對于航母來說，腐蝕控制是一個復雜的系統工程。

航母材料腐蝕防護及控制特點：1.腐蝕環境多樣，防護要求高，防腐設計難度大；2.材料選擇系統組成復雜，設備數量多，腐敗故障影響大；3.艙室結構復雜，防腐施工空間小，修理難度大。

材料是推動航母技術發展的基礎。材料的性能水平高低很大程度上影響各個系統的功能，進而決定了航母的性能水平。因此要求航母用材料必須具有高強度、高韌性，抗海水腐蝕，防磁耐高溫和耐沖擊能力，抗微生物腐蝕，高止裂性能等。

目前，一系列高性能先進材料在航母關鍵部件中廣泛應用，推動著航母工程的發展，包括：特種合金鋼、先進鈦及鈦合金、納米熱障涂層、甲板防滑及防腐涂料等。

陶瓷熱障涂層

陶瓷基復合材料具有低密度、耐高溫、耐腐蝕和耐燒蝕等優點，耐溫高達1370~1480℃，是戰斗機發動機燃燒室/加力燃燒室火焰筒、渦輪轉子/靜子葉片、加力燃燒室火焰穩定器、排氣噴管調節片等部件的極好候選材料。目前，金屬纖維增強的陶瓷基復合材料、碳纖維增強的陶瓷基復合材料和陶瓷基復合材料已經開始應用于M53和M88發動機上。

第4代陶瓷熱障涂層以及第5代納米熱障涂層也逐步替代等離子噴涂涂層成功應用在戰斗機發動機渦輪葉片等高溫部件上，實現內外超級熱障性能，如JT9D戰斗機。

航母甲板防滑防腐涂料

飛行甲板涂料不但要承受艦載機尾鉤的沖擊和阻攔索的研磨，飛機、車輛和人員的碾壓，還要遭受潮濕鹽霧的海洋大氣環境侵蝕，以及甲板清潔劑與油污的腐蝕。

近年來，國外開展了非晶態金屬基涂料、高耐久性防滑涂料、單層快干防滑涂料等多種新型防滑涂料、單層快干防滑涂料等多種新型防滑涂料的研究工作，以期進一步提高防滑涂料的耐腐蝕、抗高溫等性能，減少使用維護工作量。

DARPA開發出耐高溫抗沖擊防滑涂料可解決MV-22“魚鷹”運輸機和未來F-35B聯合攻擊機在兩棲艦飛行甲板起降時艦載機高溫尾流噴射帶來的甲板變形問題；海軍研究實驗室（NRL）正致力于開發出更長壽命、耐高溫的下一代非環氧類防滑涂料；美國奧斯汀公司新推出一種利用玻璃纖維加強“抓牢”防滑復合材料，含有韌化劑，不含易揮發的有機化合物，也不含毒劑和致癌化合物，主要用于起降落區。“抓牢”涂層可承受15000次阻攔著艦。

石墨烯防腐涂料

隨著石墨烯的火熱，石墨烯防腐涂料也逐漸出現在了人們面前。雖然還沒應用到航母這種超大型軍事裝備上，但目前已大規模應用于海船、海上風電塔筒等海上設備的防腐。這種新型防腐涂料填補了國內外將石墨烯運用于防腐領域的空白。石墨烯作為人類已知最硬、最薄的納米新材料，相信在不久后，其防腐涂料就能大規模應用到航母等大型軍事裝備的防腐領域。