最新五代机必备材料！中国紧追，俄罗斯狂买，日本竟是世界第一？

受二战战败的影响，日本航空工业发展缓慢，别国的五代机已经出世，日本却还在研制当中。但不久前，日本帝人株式会社研制出一款世界顶级材料，进一步推动了日本五代机的开发进程，这个材料就是双马来酰亚胺树脂碳纤维预浸料。在2018年，日本1家企业可年产碳纤维4万吨，而中国30家仅产7000吨，还是有一定差距。

图一：碳纤维预浸料生产线

而在此新型碳纤维预浸料研制出来之前，还是日本的东丽公司在这个领域最为领先，俄罗斯就曾大批采购东丽公司的碳纤维浸料，用于MC21客机的制造。在去年，日本还曾展出用碳纤维制成的隐身弹舱，而在上月新研制出的耐高温高压的碳纤维浸料，将运用于5代机的发动机。

图二：日本帝人株式会社的双马来酰亚胺树脂碳纤维预浸料

采用碳纤维纱、环氧树脂、离型纸等材料，经过多重工艺加工而成的复合材料被称为碳纤维预浸料，称其为预浸料是因为这是碳纤维与树脂的初步含浸，产品成型时才是最终含浸。碳纤维预浸料被广泛运用在航空航天领域和军事领域，大到火箭、导弹、卫星、雷达、战机，小到防弹车、防弹衣，都离不开碳纤维预浸料。碳纤维预浸料与金属制品相比，主要具有三项优点。

图三：碳纤维预浸料应用于发动机

首先，碳纤维预浸料的强度高、密度小，其强度甚至能达到刚才的12倍，但密度却只有钢材的四分之一。因为这种材料的密度小，所以在民航飞机上被广泛使用，同样的体积，碳纤维的重量更小，能直接大幅降低飞机的生产和运营成本。高强度的性质使其能应用在人造卫星的外壳，因为卫星长时间运行在太空中，向阳处与背阳处存在极大的温差，金属是难以适应这种冷热极大温差的交替的，而碳纤维却能胜任。

图四：碳纤维预浸料可运用于卫星

此外，碳纤维预浸料的可塑性更好，能根据多种模具形状成型，便于加工。碳纤维的第三个优点是其耐腐蚀能力远超金属，使用寿命更长，相对来说更加经济。这种新型耐热抗冲击预浸料与之前的碳纤维预浸料相比，最大的优点有两个，一是玻璃化转变温度高达280℃，二是具有220MPa的冲击后抗压强度。

正是这种新型碳纤维高强度的性质，使其被广泛应用在航空、航天发动机上，因为封闭的发动机内部，温度和冲压比都极高，一般的碳纤维会分层和讲解，而这种新型碳纤维却能胜任。目前日本帝人公司，正致力于在航空航天领域的其他高温零部件中，将技术推广应用。