国外建造的许多高性能舰船的上层建筑采用了夹层复合材料，但是为了提供电磁屏蔽，大多数舰船上层建筑前部的驾驶室、作战情报中心和信息控制中心仍采用钢结构。如果能开发出一种既具有高比强度、良好的抗冲击性、低红外、低磁性、低雷达性，又具有电磁屏蔽性能的结构芯材，将对高性能舰船选材提供更广阔的空间。高性能碳泡沫材料在这一背景下应运而生。2高性能碳泡沫材料的性能2.1电磁屏蔽性碳泡沫的电阻率可以在9个数量级内变化（从超过1×107Ωcm到不足1×102Ωcm）。电导率较高时该材料是一种很好的电磁屏蔽材料。在100MHz～18GHz范围内，高性能化、轻量化、无害化、可回收是
塑料今后发展的重点方向。，它可以减少60多dB的电磁干扰。碳泡沫在12.4～18GHz频率范围内可取得95%以上的电磁屏蔽效果。利用碳泡沫的电磁屏蔽性可将其作为夹层结构的芯材，外面覆以碳纤维制成夹层板，用于军船上层建筑前部的驾驶室、作战情报中心和信息控制中心等需要电磁屏蔽的部位。2.2强度高对于密度界于0.4～0.5g/cm3之间的高性能碳泡沫材料，可观测到的典型的机械性能包括：压缩强度：15～20MPa压缩模量：550MPa抗张强度：2～7MPa抗张模量：689～1379MPa剪切强度：2MPa另外，还可通过化学气相沉积法（CVD），如热等静压压制（HIP）、增压浸渍碳化（PIC）、真空压力渗透（VPI）之类的液相致密法，或沥青或树脂注射等致密方法，将碳泡沫做成强度更高的碳2碳复合材料。其原理是：中间相沥青在发泡过程中将形成网状结构的碳泡沫预制件，这种网状结构类似于薄的支杆。泡沫体内的支杆区薄的特性，将使中间相前驱体中的微晶能够变得优先沿支杆的轴定向，从而模拟了碳纤维的显微结构。也就是说，碳泡沫的这种网状结构基本上具有纤维状性能。碳泡沫体内的实心支杆区其长度可以是数十到数千微米，宽度上具有的直径为数十微米，剩下的互连孔隙的直径为数十到数百微米，在化学气相沉积或液相致密之后易获得高体积密度和高强度。这种泡沫体通过以上致密方法能用来补强，或形成一种具有多方面类似碳纤维增强塑料特性的复合材料。由于这种碳泡沫是通过发泡一次成型，没有碳纤维的编织工艺，降低了生产成本，缩短了生产周期，符合现代工业对材料的要求，因此一些专家和学者断言，碳泡沫有望代替作为增强塑料基体的碳纤维用于舰船的某些特殊部位。2.3优良的吸收冲击性能高性能碳泡沫具有独特的高抗压强度和相当大的冲击吸收能力。可用于小型飞机、赛车、赛艇、轮船等快速运行机动工具的端部，使它们在突发的撞击事故中受到保护。2.4低红外性（绝热保温）未经石墨化处理的碳泡沫材料的导热系数一般小于1W/（mK），用树脂作粘合剂在碳泡沫外表面包敷上一层玻璃纤维或碳纤维面层，即可制备出高强度的结构隔热板。这种结构使得碳泡沫具有其它类似泡沫状绝缘材料的优势，而它又不完全像其它绝缘泡沫材料。碳泡沫可被用于非常高的温度条件，在达到3000℃的某些高温绝缘应用方面，碳泡沫是一种理想的结构材料。2.5低磁性碳泡沫具有低磁性，将其用于船体表面可降低船的特征信号，是建造隐身性舰船的优选材料。2.6吸波性在二战后，碳产品就被认为是最有前途的吸波材料。碳泡沫独特的泡孔结构在电磁辐射下扮演了微波暗室的角色，这将有助于碳泡沫对微波的高吸收。刚性碳泡沫产品被用作夹芯复合材料的芯材，外面敷以碳纤维面层，这样做出的产品具有更好更宽的吸波性能。由于雷达是靠检测目标物的反射波来发现目标，因此使用碳泡沫作芯材制成的夹芯复合材料将使雷达反射波减少，为舰船隐身提供了可能。3高性能碳泡沫芯材夹层结构制作工艺用高性能碳泡沫作芯材制备船用夹层结构分两种情况进行：对于要求质轻而强度要求不太高的舰船部位，可直接选用碳化或石墨化的碳泡沫作芯材；对于要求强度较高的舰船部位，可先用碳泡沫预制件制备碳2碳复合材料作芯材，然后用玻璃纤维或碳纤维作面层，制成夹层结构。3.1制备碳2碳复合材料在惰性气体覆盖层以及低于100个大气压的压力下加热。当预制件的温度达到900℃～1200℃时，惰性气体被含碳气体例如甲烷、乙烷、丙烯或乙炔或这些气体的组合所取代。当预制件保持于此环境下时，含碳气体分解，碳沉积在碳泡沫预制件上，同时向烘箱的排气口排放氢气。沉积碳的结晶结构和晶序可加以控制，这取决于压力、温度和气体组合物，从而产生从各向同性碳到各向异性的、有序排列的碳。真空压力渗透法（VPI）是一种将沥青渗入碳泡沫预制件的方法。将处于惰性条件下的碳泡沫预制件加热到远远超过浸渍沥青的熔点，然后通过对预制件抽的方法将细孔中的气体排出。当总压回复到一个大气压或以上时，使液态沥青渗入预制件。在大规模生产中，沥青是和预制件相分开的，沥青在单独的一个容器内加热。当要进行渗透的时候，利用封闭的管道将沥青从储存器中输送到存有预制件的容器中。液态沥青渗入碳泡沫预制件之后，可使预制件冷却或继续碳化工序，即可制得碳2碳复合材料。3.2真空辅助成型真空辅助成型工艺自1996年在船舶中获得成功应用后，现已在海军舰船中有了较大规模的发展。专门研制FRP/CM反水雷舰艇而闻名于世的英国VosperThornycraft公司采用该工艺制造了Sandown级猎扫雷舰的所有上层建筑和主船体中的部分内部结构，这些结构能承受很强的爆炸冲击载荷。4结束语高性能碳泡沫材料一经问世就受到美国政府、各科研机构和潜在用户的广泛关注，被认为可以引起新材料领域的革命。1998年，美国橡树岭国家实验室首次用一种全新的工艺（去除了氧化稳定化过程）制备了中间相沥青基碳泡沫，缩短了生产周期，降低了生产成本。其生产工艺专利一经问世立即被美国国防部收购。高性能碳泡沫是一种综合性能优良的材料，它可以替代目前舰船上使用的很多传统材料。它的成功研制将会使我国的舰船更轻便小巧、更快捷、更稳定、更安全、更省能源。1奇瑞公司塑料用材简介1.1奇瑞用材大致构成汽车用PP的技术要求在设计PP材料的汽车零件时，需要注意的另一个问题是PP的化学稳定性。PP虽然对无机化学药品非常稳定，但耐油性比较差。最近为了节省汽油，出现了甲醇（或乙醇）／汽油混合燃料，混合燃料的混合比例和混合物种类都会对聚合物产生不同程度的影响。在不同车型的用量奇瑞公司不同车型的PP用量。2奇瑞公司塑料用材的发展方向节能、和安全始终是轿车的3大战略性课题，奇瑞公司提出了“更安全、更节能、更环保”的造车理念，材料工作方向也将围绕这些理念展开。2.1安全方面汽车安全性法规（正碰法规和侧碰法规）对材料和工艺提出了更高要求。对塑料而言，主要表现在塑料吸能和破碎两方面，如前保吸能器要求材料有较好的抗冲性能和低温性能，气囊材料、仪表板、护膝等要求材料有较好的韧性，破碎时不产生尖角等。2.2节能方面整车质量减轻10％相当于燃油经济性改善6％～8％，同时可减少CO2排放，对节能和环保的意义重大。奇瑞公司加强新型塑料开发，如以SMC后尾门、GMT发动机防护罩、LFT散热器风扇框架等取代钢结构材料，以减轻质量。2.3环保方面2.3.1回收利用欧盟已经制定了2000／53／EC（ELV指令）、ROHS、WEEE等指令，根据指令要求即2006年1月1日，材料再利用和循环利用率不低于汽车质量的80％、材料回收利用率不低于85％；2015年1月1日，材料再利用和循环利用率不低于85％，材料回收利用率不低于95％，因此要求从设计开始就进行材料生命周期的控制。2.3.2禁用物质ROHS、WEEE等指令都对汽车材料的使用提出了明确要求，同时国家也将出台整车材料回收利用要求，奇瑞公司参与了相关工作。2.3.3车内环境车内空气质量与非金属材料的关系很大，因此有效控制非金属材料的挥发是控制车内环境的根本。2.3.4材料单一化工作如高性能PP替代部分PS、PVC、ABS材料，尽量做到塑料一体化，便于回收利用。3塑料材料使用存在的问题经过几年发展，奇瑞公司在塑料应用方面取得了很大进步，但是存在如下问题。a.如何保证每批材料性能（如物性、高低温、老化、尺寸稳定性、质感等）的稳定；b.如何进行性能与成本的统一；c.如何制定合适的材料标准；d.高性能塑料材料的应用还有待开发。4结论塑料材料已经在奇瑞汽车上得到了大量应用，随着整车技术的进步，对塑料材料提出了更高的要求