文/秋 實(shí)
人類與化工的關(guān)系十分密切,在現(xiàn)代生活中,幾乎隨時(shí)隨地都離不開(kāi)化工產(chǎn)品,在國(guó)防科學(xué)事業(yè)方面,同樣離不開(kāi)化工新材料的支撐。
我國(guó)化工科研人員研究開(kāi)發(fā)了數(shù)以萬(wàn)計(jì)的化工新材料、新品種、新規(guī)格,滿足了諸如兩彈一星、神舟系列、嫦娥衛(wèi)星等重大工程的需求,推動(dòng)了導(dǎo)彈、火箭、艦艇、兵器等的發(fā)展,在航母、高鐵、深海探測(cè)器等領(lǐng)域也發(fā)揮著重要作用。
第一枚導(dǎo)彈中的高純液氧推進(jìn)劑:1960年11月5日,我國(guó)自制的第一枚仿蘇P-2型近程導(dǎo)彈發(fā)射成功,為我國(guó)獨(dú)立研制新型導(dǎo)彈與火箭打下了良好的基礎(chǔ)。其中,國(guó)產(chǎn)高純液氧推進(jìn)劑讓國(guó)人揚(yáng)眉吐氣。
第一顆原子彈中的離子交換樹(shù)脂:1964年10月16日,我國(guó)第一枚原子彈爆炸成功。從鈾礦的勘探、開(kāi)采,鈾的提取,核燃料元件的制造,一直到核反應(yīng)堆及輻照過(guò)的燃料后處理,都離不開(kāi)離子交換樹(shù)脂。
第一顆氫彈中的重水:1967年6月17日,我國(guó)第一顆氫彈成功爆炸。它所用的“炸藥”是氫化鋰和氘化鋰。而氘和氘化鋰則來(lái)自于高純度重水。
第一顆人造衛(wèi)星中的固體潤(rùn)滑膜:1970年4月24日,中國(guó)發(fā)射的第一顆人造衛(wèi)星“東方紅”一號(hào)飛向太空。其中的關(guān)鍵材料固體潤(rùn)滑膜,保證超短波天線在-100℃~100℃能正常工作。
第一顆通訊衛(wèi)星中的單晶硅:1984年4月8日,我國(guó)成功發(fā)射了第一顆通信衛(wèi)星——“東方紅”二號(hào)。它的能源系統(tǒng)使用了1萬(wàn)多個(gè)單晶硅片,保證了大量資料的即時(shí)接收、發(fā)送、處理。
第一次載人航天飛行中的特種材料:2003年10月15日,神舟五號(hào)載人飛船升空。楊利偉身穿的航天服,主體材料是高強(qiáng)度滌綸,氣密層由十幾種特種橡膠材料制成。
第一顆繞月人造衛(wèi)星中的高能燃料:2007年10月24日,我國(guó)首顆探月衛(wèi)星嫦娥一號(hào)成功發(fā)射。衛(wèi)星和火箭使用的高性能液氫、液氧推進(jìn)劑,用先進(jìn)碳纖維材料技術(shù)研制的太陽(yáng)能電池板支架等,都出自化工行業(yè)。
我國(guó)國(guó)防尖端科學(xué)技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)、新武器的研制、武器裝備的更新?lián)Q代、軍隊(duì)裝備的現(xiàn)代化等,都需要化工新材料的支撐。其中,最為大家熟悉的可能就是特種橡膠、特種合成塑料、特種合成纖維、特種涂料等組成的“特種部隊(duì)”了。
特種橡膠 特種橡膠制品的彈性和密封性極佳,在武器裝備中總能見(jiàn)到它們的身影。殲擊機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、轟炸機(jī)等貯存燃料油的容器,是用特種橡膠制作的軟油箱;救生艇調(diào)整深水中的姿態(tài)和方向,要靠液壓水銀球橡膠隔膜。
特種合成樹(shù)脂 如果沒(méi)有機(jī)硅模塑料制成的微動(dòng)開(kāi)頭,殲擊機(jī)就不能上天。氟樹(shù)脂更是已在原子能、航天航空、電子等國(guó)防工業(yè)部門(mén)獲得廣泛應(yīng)用。目前,我國(guó)軍用殲擊機(jī)復(fù)合材料用量達(dá)到25%,軍用直升機(jī)最高用量可達(dá)50%。
特種合成纖維 特種合成纖維主要有碳纖維、芳綸纖維、超細(xì)纖維、聚四氟乙烯纖維、嫘縈纖維等。芳綸是制造高強(qiáng)度輕質(zhì)裝甲和特種防護(hù)材料的首選材料,對(duì)位芳綸甚至有“防彈纖維”的美譽(yù),用其制作的芳綸防彈衣和芳綸頭盔的防護(hù)效果十分顯著。
特種涂料 特種涂料最早應(yīng)用于航空和軍艦上,后來(lái)拓展到航天、核工業(yè)、兵器等領(lǐng)域。飛機(jī)要用各種顏色的標(biāo)志漆,機(jī)身外部有蒙皮漆,雷達(dá)天線罩、油箱等不同部位都要使用不同的漆。軍事裝備如坦克、炮車等能夠“隱身”,就是防紅外偽裝涂料的功勞。
2011年7月,我國(guó)首臺(tái)自主設(shè)計(jì)、集成的載人潛水器,順利完成5000米級(jí)海試。它的船體采用復(fù)合泡沫塑料材質(zhì)以保持浮力,船艙由堅(jiān)固的輕型鈦合金組成以承受壓力,采用的鋰離子電池重量?jī)H為鉛酸電池的一半,能使停留時(shí)間超過(guò)10小時(shí)。
2011年8月,中國(guó)首艘航母進(jìn)行了首次海試?;ぁ疤胤N部隊(duì)”在航母建設(shè)過(guò)程中發(fā)揮了重要作用。
氟化工產(chǎn)品以其耐化學(xué)品、耐高低溫、耐老化、低摩擦、絕緣等優(yōu)異的性能,廣泛應(yīng)用于軍工、化工、機(jī)械等領(lǐng)域。目前,氟化學(xué)品已經(jīng)達(dá)到數(shù)十億美元的市場(chǎng)銷售,應(yīng)用也從重工業(yè)延伸至日常用品等各個(gè)方面,但是它與國(guó)防化工一直保持著天然的聯(lián)系,許多新的氟化學(xué)品也是應(yīng)國(guó)防化工的需要所開(kāi)發(fā)的。
六氟化硫 六氟化硫是一個(gè)很穩(wěn)定的無(wú)機(jī)化合物,其最主要的特性是具有高絕緣性能。六氟化硫被廣泛用作電器絕緣介質(zhì),特別是在高壓斷路器方面;另外在粒子加速器、超高壓蓄電器、雷達(dá)裝置、微波傳輸?shù)阮I(lǐng)域也已經(jīng)得到應(yīng)用。
二氟化鎂 二氟化鎂是一種穩(wěn)定的無(wú)機(jī)氟化物,它可以經(jīng)特殊的熱壓法合成光學(xué)晶體,這種晶體對(duì)紅外光有良好的偏振作用。在國(guó)防化工中,將高純二氟化鎂的結(jié)晶作為光學(xué)透鏡透過(guò)紅外光,作為導(dǎo)彈紅外跟蹤器窗口材料;另外,也作為宇宙飛船的紫外光學(xué)儀器的透鏡配件。
密封材料 國(guó)防化工中對(duì)密封材料有特殊的需求,特別表現(xiàn)在對(duì)耐高腐蝕介質(zhì)、耐高溫、耐低溫、耐輻射、耐老化等的特殊要求上,部分特殊要求需要氟材料才能滿足。例如,在導(dǎo)彈和飛船的火箭燃料系統(tǒng)密封方面,只有全氟醚橡膠才能耐N2O4并且同時(shí)耐高低溫。
阻燃材料 在飛機(jī)、火箭、潛艇等特殊場(chǎng)合,對(duì)電源導(dǎo)線和信號(hào)導(dǎo)線包皮都有較高的阻燃要求,目前較好的是使用聚全氟乙丙烯,該材料具有不燃性和高耐熱性、高絕緣性。
三防膜材料 由雙向拉伸的高分子量聚四氟乙烯膜復(fù)合而成的紡織品具有不透水透油但是可以透氣透濕的作用,目前在軍隊(duì)裝備(三防服裝、戰(zhàn)斗服裝、軍靴)中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。