氟硅材料等新材料，让“国防”战力更强

强国必须强国防，强军必须强科技。在历史上，炼铜、炼铁以及火药等化学技术的发展极大推动了军事乃至整个人类文明的前进。在今天，化学工业对于国防军事的重要意义依然非凡。改革开放40年，石化行业通过新材料等技术突破，为我国国防建设作出了突出贡献。

中复神鹰碳纤维公司已经实现了T1000碳纤维生产。图为工人查看生产线运行情况。

复合材料规模应用

一代材料，一代飞机。飞机性能一半取决于设计，另一半取决于材料。长期实验发现，先进复合材料多种性能都优于普通的铝金属材料与钢金属材料，应用到航空航天领域中，不仅可以赋予航空航天防热、吸波等特殊性能，而且还可以有效减轻航空航天设备本身的重量。复合材料对航空装备发展的重要意义不言而喻。

我国从20世纪70年代开始进行复合材料研究工作。经过40年发展，我国先进复合材料取得了可喜的进步，技术水平也得到了不断的提高。目前，先进复合材料已经大规模应用于军用航空航天领域，譬如火箭、导弹、宇航器、卫星、无人机、新型验证机、航空发动机、军机等，应用范围也逐步从次承力构件进入到主承力构件。近些年来，我国生产的军用飞机中先进复合材料占比不断提升。据媒体公开报道，我国歼-20战斗机的复合材料使用率已达到20%，接近于国际先进水平。

目前，我国复合材料市场规模已发展到千亿元级。根据公开资料，2017年，全球复合材料产值约为867亿美元，同比增长5.7%。其中，中国大陆的产值占比为25%。2017年，我国复合材料产量为444万吨，行业营收1010亿元，整体市场保持逐年增长的发展态势。

现阶段，我国登记注册的复合材料生产企业在5000家以上，分布在全国各地，其中规模以上的企业数量较少，中小企业占比达到90%以上。2011~2017年，我国复合材料行业营收保持增长，但整体利润水平增速较为缓慢。

作为复合材料的主要原材料之一，我国碳纤维产业近年来的发展进入新阶段，初步形成了以山东、江苏和吉林等地为主的碳纤维产业聚集地，培育了威海拓展、中复神鹰和江苏恒神等碳纤维生产骨干企业以及一批碳纤维复合材料及制品企业。根据统计， 2010~2016年，我国碳纤维产能从6445吨增至23810吨，增长了近3倍。

业内专家表示，未来，复合材料的发展方向是智能化、低成本。

                                               隐身材料实现国产

隐身，是国防新技术之一。所谓隐身，是指通过技术手段，使武器可以不被雷达、声呐等探测设备发现。隐身技术的关键是隐身材料，在装备外形不能改变的前提下，隐身材料是实现隐身技术的物质基础。

隐身材料按照形态可以分为隐身涂层材料和隐身结构材料，按照频谱划分，可以分为声隐身材料、雷达隐身材料、红外隐身材料、可见光隐身材料、激光隐身材料和多波段兼容性隐身材料。其中，最常用的雷达隐身材料中，包括铁氧体材料、导电高分子材料、吸波材料以及结构吸波复合材料等类型，这些材料的生产应用都需要化工技术来实现。

改革开放之前，我国关于隐身材料的研制几乎处于空白。国内毫米波隐身材料的研究起步于上世纪80年代中期，研究单位主要集中在兵器系统。经过多年努力，预研工作取得了较大进展，该项技术目前已可用于各类地面武器系统的伪装和隐身，如主战坦克、155毫米先进加榴炮系统及水陆两用坦克。在雷达隐身材料方面，国内能够制作吸波涂料30多种，并就吸波结构材料用基体材料树脂和增强纤维进行了大量的筛选研究。

目前，国内关于隐身材料的开发已经有了相对完善的体系，除了一些军工企业之外，不少高校也加入到这一队伍，譬如哈尔滨工业大学、西北工业大学、北京航空材料研究院、青岛科技大学等。

据悉，曾在珠海航展亮相的歼-20重型隐身战斗机，就使用了最新的国产隐身涂层。

   防弹材料接连突破

防弹材料，是国防建设中应用较多的一类材料。改革开放前，中国能够生产一些简单的防弹材料，但在今天，中国已是世界第一大防弹材料生产国。

国内最早的防弹衣研究始于上世纪50年代末期，当时使用过的材料组合包括玻璃纤维/环氧树脂与木棉;玻璃纤维/环氧树脂与铬刚玉;高强度铝合金等。客观地说，这些早期产品的防护性能都非常有限。

改革开放以后，中国尼龙工业发展迅速，到了上世纪80年代，尼龙与铝合金组成的材料成功用于中国自己定型的81防弹衣。虽然该防弹衣性能比50年代的玻璃钢纤维版要好得多，但尼龙材料和同时代的美国凯夫拉(芳纶类)材料相比性能就差远了。

芳纶生产投资高、技术难度极大，长期以来只有美国、日本和俄罗斯等极少数国家生产。我国于1972年开始进行芳纶的研制工作，并于1981年通过间位芳纶鉴定，1985年通过对位芳纶鉴定。2004年，泰和新材实现了芳纶的量产。目前，杜邦公司拥有间位芳纶产能2.5万吨/年，对位芳纶产能3.3万吨/年，占据全球对位芳纶市场8万吨/年和间位芳纶市场4万吨/年的半壁江山，且在性能、应用范围等方面处于领先地位。我国对位芳纶有效产能约2000吨/年左右，主要以泰和新材为主，而国内每年需求量超过1万吨，其中80%以上依赖进口。

芳纶Ⅲ纤维和高性能含氟芳纶纤维又被称为超级纤维，是目前国际纺织化纤工业中最高端的特种合成纤维品种之一，可制作火箭发动机壳体、坦克装甲、避弹衣、避弹头盔、光纤等复合增强材料，其性能远远胜过芳纶Ⅱ。此前，我国尖端军事工业和航空航天领域所用高端芳纶类材料只能通过特殊渠道以高昂代价从国外获得。2010年，四川辉腾科技有限公司攻克芳纶Ⅲ纤维、高性能含氟芳纶纤维的产业化技术难关，自行设计并建成了全球第一条50吨级工业化生产线并投入试生产，开始生产国内急需的芳纶Ⅲ以及高性能含氟芳纶系列产品。

此外，超高相对分子质量聚乙烯纤维等也是目前主要的防弹材料之一。该产品是由相对分子质量在100万到500万的聚乙烯纺成的纤维，是目前世界上强度最高与比重最轻的纤维，其强度比钢丝高15倍，但是很轻，最多可比芳纶等材料轻40%。该纤维的耐冲击性能好，比能量吸收大，在军事上可以制成防护衣料、头盔、防弹材料。

该产品发展初期，市场被荷兰帝斯曼、美国霍尼韦尔、日本三井所垄断。通过十几年研发，我国于上世纪90年代末实现了超高相对分子质量聚乙烯纤维的产业化生产，成为继荷兰、日本、美国之后，第四个掌握这种纤维生产及应用技术的国家。此后，国内多家企业实现技术突破，建成了数十条超高相对分子质量聚乙烯纤维生产线，形成了较为完善的规模化生产能力。

有公开数据显示，截至2016年，国内超高相对分子质量聚乙烯纤维设计总产能2.2万吨/年，超过2000吨/年的有山东爱地、湖南中泰、九九久、上海斯瑞和宁波大成等企业。

另外，在未来防弹材料的发展方向碳纳米管、石墨烯等领域，中国也有了较强的技术积累。

在哈尔滨市举行的全国新材料博览会上，黑龙江省一家特种纤维厂设计生产的新型防刺手套、防弹背心。

超高相对分子质量聚乙烯纤维国内需求结构

特种橡胶种类渐多

所谓特种橡胶，主要包括氯丁橡胶、丁腈橡胶、氟橡胶、硅橡胶等。特种橡胶制品的弹性和密封性极佳，在武器装备关键部位中往往能见到他们的身影。例如，导弹和运载火箭发动机、推进剂管路活门、仪器舱、控制系统以及发射系统会使用特种橡胶。歼击机、运输机、轰炸机等贮存燃料油的容器是用特种橡胶制作的软油箱，防止介质泄漏要用O形圈，滑行、起飞和着陆时缓冲要靠航空轮胎。防化兵使用的防毒衣、防毒面具、防毒手套，装甲兵部队使用的橡胶减震垫、防弹轮胎，炮兵使用的实心轮胎，工程兵部队用的橡胶舟、橡胶桥，军工气象部门使用的乳胶探空气球，哪个也离不开特种橡胶。

从整体上看，我国特种合成橡胶发展比较缓慢。虽然国外有的特种橡胶胶种我国都有，但是达到规模化生产的很少，多数胶种的制备还处于试生产阶段，产量小，且产品质量不稳定，产品品种少，先进牌号基本上都没有系列产品。

就产品来看，氟橡胶方面，国内有晨光化工研究院、上海三爱富新材料有限公司、浙江巨化股份有限公司、东岳集团等单位生产，主要有23型、26型、246型3种型号。此外，国内已开发出全氟醚橡胶、羧基亚硝基氟橡胶及耐低温等特殊性能新品种以适应各种特殊需求。目前，国内氟橡胶生产能力约4000～5000吨/年。

硅橡胶方面，国内主要有晨光化工研究院、吉林化工公司、南京高尔特硅橡胶制品公司、江苏宏达新材料股份有限公司等生产单位。

氢化丁腈橡胶(HNBR)方面，我国兰州化工研究中心于1999年研制出LH-9901和LH-9902两种型号;吉化公司研制成功HNBR-JH，达到日本Zeon公司Zeptol2020的性能水平;赞南科技的HNBR也已实现产业化。不过，国内所用HNBR仍然要从国外进口。

卤化丁基胶方面，该产品也曾长期由美国埃克森美孚、德国朗盛和俄罗斯企业垄断。近些年，国内石化企业相继突破关键技术，实现了卤化丁基橡胶的产业化生产，目前主要生产厂家有浙江信汇新材料、盘锦和运集团、中石化燕山石化等。

推进剂送“嫦娥”登月

2018年12月8日，我国月球探测器“嫦娥四号”于西昌发射升空，将在人类历史上首次登陆月球背面。本次发射使用的是长征三号乙运载火箭，其推进剂也出自化工行业。

推进剂是把火箭送出大气层并为航天器在太空遨游提供动力的关键，这是一类在燃烧时能迅速产生大量高温气体的化学物质，通过有规律地燃烧释放出能量，产生气体，推送火箭和导弹。

根据已知的技术参数，“长三乙”火箭一级、二级发动机推进剂为偏二甲肼/四氧化二氮，三级发动机推进剂为液氢/液氧。液氢是当今已使用的高能液体燃料中燃烧能量最大、比冲最高的一种。而且液氢、液氧推进剂十分环保，燃烧后产生的是水，不会造成污染。

其实，中国航空航天的发展一直伴随着推进剂的进步。经过多年发展，目前我国火箭推进剂主要来自黎明化工研究院和江西星火航天新材料有限公司两家企业。其中，黎明院从组建开始，一直承担着国家液体化学推进剂和固体化学推进剂原材料的研制生产任务，研发的一系列液体推进剂、固体推进剂原材料以及其他军工配套材料，广泛应用于多种战略、战术武器以及长征系列运载火箭、载人航天工程、月球探测工程等国家重点工程，为国防现代化建设和航天航空事业作出了突出贡献。

  链接：令人自豪的“化工时刻”

第一枚导弹中的高纯液氧推进剂

1960年11月5日，我国自制的第一枚仿苏P-2型近程导弹发射成功，为我国独立研制新型导弹与火箭打下了良好的基础。其中，国产高纯液氧推进剂让国人扬眉吐气。

第一颗原子弹中的离子交换树脂

1964年10月16日，我国第一枚原子弹爆炸成功。从铀矿的勘探、开采，铀的提取，核燃料元件的制造，一直到核反应堆及辐照过的燃料后处理，都离不开离子交换树脂。

第一颗氢弹中的重水

1967年6月17日，我国第一颗氢弹成功爆炸。它所用的“炸药”是氢化锂和氘化锂。而氘和氘化锂则来自于高纯度重水。

第一颗人造卫星中的固体润滑膜

1970年4月24日，中国发射的第一颗人造卫星“东方红”一号飞向太空。其中的关键材料固体润滑膜，保证超短波天线在-100℃～100℃能正常工作。

第一颗通讯卫星中的单晶硅

1984年4月8日，我国成功发射了第一颗通信卫星——“东方红”二号。它的能源系统使用了1万多个单晶硅片，保证了大量资料的即时接收、发送、处理。

第一次载人航天飞行中的特种材料

2003年10月15日，“神舟”五号载人飞船升空。杨利伟身穿的航天服，主体材料是高强度涤纶，气密层由十几种特种橡胶材料制成。

第一颗绕月人造卫星中的高能燃料

2007年10月24日，我国首颗探月卫星嫦娥一号成功发射。卫星和火箭使用的高性能液氢、液氧推进剂，用先进碳纤维材料技术研制的太阳能电池板支架等，都出自化工行业。

第一座目标飞行器中的特种材料

2011年9月29日，我国首个目标飞行器“天宫”一号发射升空。“天宫”一号使用的航天专用润滑材料和密封材料，保证了其与“神舟”八号的顺利对接，这些都来自化工行业。

第一深度“蛟龙”号中的化工材料

2012年6月27日，我国载人潜水器“蛟龙”号下潜至7062米，达成新的中国深度。“蛟龙”号的外壳由直径微小的空心玻璃微珠和环氧树脂制造而成，其外层采用了高性能的海洋重防腐涂料。

第一艘航母中的甲板涂料

2012年9月25日，我国第一艘航空母舰“辽宁”号交付使用。其甲板使用特殊材料制造的涂层，以抵抗舰载机起降的冲击，这些也来自于化工行业。

第一架五代战机中的先进材料

2016年11月1日，经过5年试飞后，国产第五代隐身战机歼-20在珠海航展亮相。先进隐身材料的使用保证了其隐身性能。同时，机身20%采用碳纤维复合材料，创国产战机新高。