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碳纤维的强度是钢铁的几十倍,为什么不用碳纤维来造先进坦克?

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提到碳纤维大家一般想到它的材质比钢铁还要强悍,从纯技术角度上讲,碳纤维复合材料可以用于鱼竿、自行车大架、汽车和飞机,当然也能用于标题所述的坦克制造。而且用碳纤维制造的坦克重量轻,跑起来更快。

有没有想过,开着碳纤维坦克,突然从一个视野盲区扔来一个燃烧弹,坦克瞬间就报废了。因为碳纤维在某种程度上并不耐高温,数十秒后,坦克内部的金属零件还能保持原样,碳纤维可就消失不见了。就如同碳纤维的制造的汽车,起火后往往剩下的都是一堆金属框架。

①碳纤维作为如今的新材料之王,为何如此不堪一击?

碳纤维作为一种独特的复合材料,它的最大特点就是强度高。因为,碳纤维的最大拉伸强度可达3000MPa,甚至有的新型复合碳纤维最大拉伸可达到7000MPa。仅一束标准为0.5厘米的碳纤维,可以承受130kg左右的重量,而高强度拉伸强度只有600MPa,极限强度可达1000MPa以上。所以即便拿出最原始的碳纤维材料,也比钢材强度高,还是按在地上花样摩擦的那种。

其次,碳纤维的重量远比大部分常用金属还轻得多,碳的密度是铝合金的3/5,钛的2/5,高的1/5,再加上又非常的耐高温,在3000°C下依然安然无恙。并且,它的耐腐蚀性能也很好,能耐受各种酸碱、油,还包括海洋高盐份环境。并且,碳纤维在很多领域都被广泛使用,特别是鱼竿、球拍、自行车、汽车甚至飞机、火箭上也有它的身影。比如我国的民航大客机C919,其发动机就使用了碳纤维复合材料的叶片。又比如2024年1月11日,首飞成功的引力一号运载火箭,其发动机壳体正是采用了碳纤维复合材料。

②碳纤维虽然比钢铁厉害,并不是十全十美!

碳纤维也有一些致命的缺点,碳纤维产品主要以纤维丝为原料,需要经过一层层地堆叠、编织,从而形成不一样的形状,原始纤维丝其实很像编织绳子。一切准备就绪后再经过高温碳化以及氧化等处理,再涂上一层树脂,加固热成型后一个完美的零件就此诞生。虽然,碳纤维本身不会燃烧,但它本身属于软质材料,需要树脂和其他固化剂来定型。而这些固化剂便成为了碳纤维的短板,它是可以燃烧的。因此,如果用碳纤维来制造坦克,要对付它都不需要穿甲弹,一发燃烧弹扔过去就等着变成一堆纤维毛球就行了。

其次,碳纤维的强大应力是拉升强度高,但在冲击力下强度就变得十分拉胯,抗冲击力还不如普通泡沫材料,某些时候可以说比薯片强。因为,碳纤维零件构件是依赖内部细小的纤维丝编织的网格所制成的,如果是那种受压面积较大的撞击,纤维网可以将冲击力分散到许多根纤维丝上,但如果碳纤维材料遇到尖锐物体的撞击时,不如普通金属材料的方面就体现出来了,它会很轻地被穿透。

③碳纤维制造坦克目前还不能实现!

碳纤维合成材料不仅怕火,还害怕尖锐的金属穿刺。综合来看,碳纤维制造的坦克,相比金属之下,简直就是一个六边形战士。首先,要弄清楚一点,碳纤维的强度纤维方向是向上,纤维之间的强度就是弱点,弱点强度就靠固化剂提供,而钢铁无论从哪个方向都一样坚固,钢铁在遇到冲击时顶多就是变形,而碳纤维是直接碎掉。在碳纤维的维修方面,钢铁被贯穿一个洞,可以直接灌注钢水或者焊接补丁后继续使用,而碳纤维要是被贯穿,除了更换整个附件外基本无法修补,因为它本质上是编织结构,没法修补。

最后就是成本方面,钢材在大国工业体系中不是算贵,制造坦克时车体、炮塔可以完全实现浇铸或者大块焊件,速度快,成本也低。换着碳纤维的价格则是钢材的几十倍都不止,而且从一根丝开始就不离开手工,一层一层地贴到模具上,再抽真空、加压、加热固化,换做任何一个国家都不会用如此吃力不讨好的材料来制造坦克,至少目前科技是无法做到。要知道在战场上,坦克就是一个抗击打的掩体,需要承受来自各个方向的强烈冲击,碳纤维材料目前确实不能保障士兵的生命安全。

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