顺盈注册pstrong仪器信息网讯/strong 斯坦福大学教授Eric Pop发表在Science Advances上的最新研究，利用二维材料分层堆叠的方式制造出了10个原子厚的隔热材料，可在未来用于小型化电子设备的隔热设计问题。他们的实验已经证明了，仅用几个原子厚的材料，就可以达到比其厚 100 倍的玻璃可提供的相同隔热效果。/pp对于这项研究的独特之处，Pop 说：“我们的研究团队正以一种全新的方式看待电子设备中的热量——将其看作声音。”电线中形成电流，是依靠电子在其中运动形成电子流。当这些电子运动时，就会与它们所经过材料中的原子相碰撞(比如电阻)，每发生一次碰撞，就会引起材料中的一个原子振动。电流越大，碰撞也就越频繁，最终可能就会发展为电子像撞钟一样不断敲击原子，而这种“刺耳”的震动远高于人们的听力阈值，所以对于其产生的能量，我们的感觉是热。/pp目前，如何更好地隔热是工程师们永恒的话题。如果参考录音室增加或增厚隔音玻璃，去增添隔热材料，那就会阻碍电子产品向着更轻薄的方向发展。所以斯坦福大学的研究人员借鉴了多层玻璃让室内更保暖的技巧(在不同厚度的玻璃之间填充一层空气)，设计出一种多层结构的材料薄膜。由于纳米材料的异质结构能够集成各个结构基元的性质，可实现对原子和电子结构的调制，从而获得新的功能。研究团队通过将原子薄厚的二维材料分层堆叠的方式，开发出一种拥有超高隔热性能的超薄异质结构。他们成功地将单层石墨烯、MoS2 和 WSe2 堆叠在一起。在这个“三明治”结构中，石墨烯是单层的，而另外 3 种片状材料均为 3 个原子厚。这样就制成了只有 10 个原子厚的 4 层绝热体。该结构可以很好地抑制原子的热振动，当原子通过每一层时，都会损失大部分能量。这样形成的薄膜材料的热阻是 SiO2 的 100 倍，并且在室温条件下导热效率优于空气。/pp对于智能手机、平板电脑等其他电子设备来说，它们是追求散热还是隔热的问题一直困扰着工程师。对于 SoC(System on Chip，系统级芯片)来说，单纯追求隔热，会导致机身内部温度过高，SoC 则需要降频 而如果只追求散热，就会导致机身“烫手”，影响用户的使用体验。而该新型隔热薄膜可能就是平衡上述问题的良方。/pp负责人 Pop 对外表示：“作为工程师，我们已经学习了很多关于如何控制电力的知识，我们对光的掌握也变得越来越好。但是我们才刚刚开始了解如何控制在原子尺度上表现为‘热’的高频声音。”/pp style=text-align: center img style=max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 183px src=拉曼激光.jpg alt=拉曼激光.jpg width=600 height=183 border=0 vspace=0//pp style=text-align: center a href=入射拉曼激光探测下，Gr/MoSe2/MoS2/WSe2 结构的截面示意图 B ~ E. 在SiO2衬底上混合 4 层(B)和 3 层(C 到 E)异质结构的横截面截图，由于碳原子的原子数相对较低，在每个异质结构顶部的单层石墨烯很难被识别出来(图自 Science Advances)/a/pp style=text-align: center img style=max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 466px src=热图.jpg alt=SThM 热图.jpg width=600 height=466 border=0 vspace=0//pp style=text-align: center 4 层结构的扫描热显微镜（SThM）热图，显示出通道内均匀的温度分布，证实了叠层中热层间耦合的均匀性（图自 Science Advances）/p

　　中国科学院金属研究所热结构复合材料团队采用高压辅助固化-常压干燥技术，并通过基体微结构控制、纤维-基体协同收缩、原位界面反应制备出耐超高温隔热-承载一体化轻质碳基复合材料。近日，《ACS Nano》在线发表了该项研究成果。 航天航空飞行器在发射和再入大气层时，因“热障”引起的极端气动加热，震动、冲击和热载荷引起的应力叠加，以及紧凑机身结构带来的空间限制，给机身热防护系统带来了异乎寻常的挑战，亟需发展耐超高温并兼具良好机械强度的新型隔热材料。碳气凝胶（CAs）因其优异的热稳定性和热绝缘性，有望成为新一代先进超高温轻质热防护系统设计的突破性解决方案。然而，CAs高孔隙以及珠链状颗粒搭接的三维网络结构致使其强度低、脆性大、大尺寸块体制备难，大大限制了其实际应用。国内外普遍采用碳纤维或陶瓷纤维作为增强体，以期提升CAs的强韧性及大尺寸成型能力。然而，由于碳纤维或陶瓷纤维与有机前驱体气凝胶炭化收缩严重不匹配，导致复合材料出现开裂甚至分层等问题，反而使材料的力学和隔热性能显著下降。目前，发展兼具耐超高温、高效隔热、高强韧的碳气凝胶材料及其大尺寸可控制备技术仍面临巨大挑战。 超临界干燥是碳气凝胶的主流制备技术，其工艺复杂、成本高、危险系数大。近年来，热结构复合材料团队相继发展了溶胶凝胶-水相常压干燥（小分子单体为反应原料）、高压辅助固化-常压干燥（线性高分子树脂为反应原料）2项碳气凝胶制备新技术。为了实现前驱体有机气凝胶和增强体的协同收缩，本团队设计了一种超低密度碳-有机混杂纤维增强体，其碳纤维盘旋扭曲呈“螺旋状”，有机纤维具有空心结构，单丝相互交叉呈“三维网状”，赋予其优异的超弹性。该超弹增强体的引入可大幅降低前驱体有机气凝胶干燥和炭化过程的残余应力，进而可获得低密度、无裂纹、大尺寸轻质碳基复合材料。该材料在已知文献报道的采用常压干燥法制备CAs材料领域处于领先水平，可实现大尺寸样件（300mm以上量级）的高效、低成本制备，并具有低密度（0.16g cm-3）、低热导率（0.03W m-1 K-1）和高压缩强度 (0.93MPa)等性能。相关工作在Carbon 2021，183上发表。 在此基础上，本团队以工业酚醛树脂为前驱体，采用高沸点醇类为造孔剂并辅以高压固化，促使有机网络的均匀生长及大接触颈、层次孔的生成，实现了骨架本征强度的提升，同时采用与前驱体有机气凝胶匹配性好的酚醛纤维作为增强体，通过纤维/基体界面原位反应，实现了炭化过程中基体和纤维的协同收缩及纤维/基体界面强的化学结合，最终获得了大尺寸、无裂纹的碳纤维增强类碳气凝胶复合材料。该材料密度为0.6g cm-3时，其压缩强度及面内剪切强度分别可达80MPa和20MPa、而热导率仅为0.32W m-1 K-1，其比压缩强度（133MPa g-1 cm3）远远高于已知文献报道的气凝胶材料和碳泡沫。材料厚度为7.5–12.0mm时，正面经1800°C、900s氧乙炔火焰加热考核，背面温度仅为778–685°C，且热考核后线%，并具有更高的力学强度，表现出优异的耐超高温、隔热和承载性能。相关工作在ACS Nano 2022，16上发表。 此外，上述隔热-承载一体化轻质碳基复合材料还首次作为刚性隔热材料在多个先进发动机上装机使用，为型号发展提供了关键技术支撑。 上述工作得到了国家自然科学基金委重点联合基金、优秀青年基金、青年科学基金、科学中心以及中科院青促会会员等项目的支持。 图1. 轻质碳基复合材料表现出优异的承载能力、抗剪切能力以及大尺寸成型能力图2. 高压辅助固化-常压干燥可实现较大密度范围轻质碳基复合材料的制备，其压缩强度显著高于文献报道的气凝胶和碳泡沫

　　随着城市建设的高速发展，我国的建筑能耗逐年大幅度上升，建筑总能耗已达全国能源总消耗量的45%。其中空调、采暖造成的能耗约占60%~70%。因此，建筑外部隔热系统在施工领域变得日趋重要。为了检测新建或已有建筑上大面积外部隔热系统是否安装，以及评估这些隔热产品的热性能，由意大利隔热隔音协会（ANIT）在内的多家公司组成的团队，在FLIR红外热像仪的帮助下，开展了一个研究项目。ANIT与该组织的两个会员企业（即：Caparol与FLIR Systems）发起了一项关于辨识隔热系统与安装异常现象的研究。该研究由Tep srl进行统筹，该公司是一家专业从事建筑物无损能效测试的工程服务公司。01建立测试样本为了研究以外部隔热系统安装为特色的热现象，建立了一份测试样本，在样本三侧覆盖隔热面板（带有石墨添加剂的EPS）。在样本的顶部，墙体采用常见的错误铺设方法进行覆盖，而底部采用正确的铺设方法（有/无EPS合板钉）。涂层前的试样布局02主动热成像分析在太阳能蓄热与放热循环期间，对一面虚拟墙体进行监控与分析，定期记录并存储热图像。借助主动热成像技术，蓄热通过影响测试样本表面的太阳能辐射实现。在放热阶段，已聚集能量的结构在阴凉处开始释放能量时，对其进行监控。在该项测试中，ANIT选择了FLIR T640红外热像仪，经证明是最适用于本项目的工具。上图显示了在热负荷期间试样上部出现的温差，其中存在故意设置的安装错误03各种条件下的热传递为了正确分析由热成像分析突显的各种情况，掌握可能存在的铺设异常情况，需要了解不同条件下隔热表面热传递的基本知识。在不同条件下的热传递中（拥有不同的表面温度），每一种材料的热阻、传导率与厚度已不足以定义各隔热层的热性能。事实上，必须考虑材料的密度与比热。蓄热系数是一种表示不同条件下材料属性的参数，该系数与覆盖有外部隔热层结构的表面辐射率有关。呈现试样上部的温度图显示，存在热传导率低、比热容有限的隔热材料，以及热传导率高、比热容大的粘合剂和PVC合板钉。考虑到由于太阳辐射而储存的能量，保温层冷却得更快，因为储存的能量较小，即其体积比热容较小。热辐射率是衡量材料热能穿透力的一项参数：受太阳辐射影响的外部隔热层，其表面温度与材料表面向子层传导热量的方式有关，借助材料的比热来蓄热，进而得以升温。在这种条件下，热辐射率表示材料经过太阳辐射后，内部升温的容易程度：值越低，表示加热该材料需要的能量越小。测试样本包含拥有不同热发射率值（eff.）的多种材料：粘合剂（eff.=906），带有石墨添加剂的EPS（eff.=27），合板钉上的PVC（eff.=530）。04FLIR T640红外热像仪ANIT选择FLIR T640，是因为其可满足各种技术要求。样本研究需要检测温差在0.5℃的情形，在不同的时间段，能够自动记录和控制表面温度的变化。热像仪同样需要生成优质的视频图像，能够证实表面热性能的有效研究。利用平均太阳吸收系数对外墙表面放电时的热像图分析FLIR T640红外热像仪是一款性能优质的高质量产品。作为一款高性能的红外热像仪，其配备500万像素的可见光相机、可互换镜头选件、自动对焦功能，以及宽大的4.3英寸液晶触摸屏。本产品集卓越的人体工程设计以及优质成像功能于一身，提供高质量的图像清晰度与精确度，以及可扩展的通信可行性。检测完成后，使用FLIR T640还可以通过Wi-Fi连接至FLIR Tools Mobile进行图像分析和分享，或通过METERLiNK传输测试和测量数据至热像仪。05测试样本分析对材料的特性分析表明了由辐射引起的储能，以及在阴凉处进行后续放热的不同行为。对具有平均太阳吸收系数的外墙表面充电时的热成像分析热分析清楚地表明：存在两种截然不同的表面层，一类是具有低热传导率及有限比热容的隔热材料，一类是拥有较高热传导率及比热容的粘合剂和PVC合板钉。在进行热像图分析时，热像师必须清楚，哪些为表面异常现象：此外，还必须熟悉外部隔热系统，以及在合适环境条件下观测时，哪些现象可认为是存在缺陷。除此之外，FLIR T640还有助于您发现隐藏的电阻、机械磨损和其它热相关问题的迹象。FLIR T640拥有307,200（640×480）像素，提供MSX丰富细节和FLIR UltraMax增强分辨率，可达2000℃的温度校准，具有快速诊断问题和立即开始维修所需的出色图像质量和清晰度。

　　2009年12月4日，据CHEMICAL WATCH的消息，欧洲化学品管理署(ECHA)成员国委员会达成一致意见，将新一批共15个物质确定为高关注度物质，即SVHC。ECHA预计，这15个物质正式归入SVHC清单的时间为2010年1月。届时，SVHC清单中的物质将增至30个。新增15个物质的名称以及常见用途如下表所示：物质名称 CAS 号 常见用途 蒽油90640-80-5 橡胶制品，橡胶油，轮胎蒽油，蒽糊，轻油91995-17-4蒽油，蒽糊，蒽馏分91995-15-2蒽油，含蒽量少90640-82-7蒽油，蒽糊90640-81-6高温煤焦油沥青659969-93-2用于涂料、塑料、橡胶丙烯酰胺79-06-1絮凝剂，胶黏剂，土壤改良剂，造纸助剂，纤维改性与树脂加工剂硅酸铝耐火陶瓷纤维-工业绝热、密封、防腐材料；电热装置绝缘、隔热材料；仪器设备、电热元件的绝缘和隔热材料；汽车行业隔热材料氧化锆硅酸铝耐火陶瓷纤维-2，4-二硝基甲苯121-14-2制造染料中间体，炸药，油漆，涂料邻苯二甲酸二异丁酯84-69-5树脂和橡胶的增塑剂，广泛用于塑料、橡胶、油漆及润滑油、乳化剂等工业中铬酸铅7758-97-6可用作黄色颜料、氧化剂和火柴成分，油性合成树脂涂料、印刷油墨、水彩和油彩的颜料，色纸、橡胶和塑料制品的着色剂钼铬红（C.I.颜料红104）12656-85-8用于涂料，油墨和塑料制品的着色铅铬黄（C.I.颜料黄34）1344-37-2用于制造涂料、油墨、色浆、文教用品、塑料、塑粉、橡胶、油彩颜料等着色磷酸三（2-氯乙基）酯115-96-8阻燃剂、阻燃性增塑剂、金属萃取剂、润滑油、汽油添加剂，以及聚酰亚胺加工改性剂上述15个物质被列入SVHC清单之后，意味着更多的企业必须为这些物质承担相应的义务。对企业的要求：2010年1月起物质：如果物质被归入SVHC清单之中，则物质供应商需向他们的客户提供一份安全数据表(SDS)。混合物(即配制品)：如果混合物本身不被分类为危险，但是其中至少含有一种SVHC，且单个SVHC的质量百分浓度在非气态配制品中不低于0.1%，体积百分浓度在气态配制品中不低于0.2%，则供应商在收到混合物的接收者的请求时，必须提供一份SDS。物品：物品中含有SVHC质量百分浓度超过0.1%时，则供应商需向物品的接收者提供其可获取的充分信息，或应消费者请求，在45天之内向其免费提供可获取的充足信息。2011年6月1日起在物品中质量百分浓度超过0.1%，总量大于1吨/年的SVHC，必须完成向ECHA 通报 的义务。

　　p近日，一篇题为《石墨烯热控材料在华为5G产品中得到创新应用》的文章中提到，石墨烯是目前人类已知强度最高、韧性最好、质量最轻、导电性最佳的材料。作为行业领军者的华为，敢为行业先，再次加码石墨烯技术。一场新材料、新技术风暴或将就此开启。/ppbr//pp生活中，新材料无处不在,小到衣食住行，大到国计民生，新材料正影响和改变着人类的生活。在当下及未来的重点发展领域里，航空航天、电子信息、新能源、高端制造等都离不开新材料的鼎力支撑，新材料在新能源汽车、功能服装、智能家居等应用场景正呈现其优良性能。/ppbr//pp当前，我国新材料产业处于“黄金发展”前期。工信部预计，2020年底，我国新材料产业总产值将超过6万亿元；到2025 年产业总产值将达到10万亿元，并保持年均增长20%；到2035年，我国新材料产业总体实力将跃居全球前列，新材料产业发展体系基本建成，并能为本世纪中叶实现制造强国提供基础支持。/ppbr//pp企业纷纷抢占新材料风口/ppbr//pp“即使是疫情期间，都有项目找上门来。” 8月28日，重庆科华新材料公司副总经理胡高吉有点傲娇地说，“我们的单子都堆起了，忙不过来。”/ppbr//pp记者走进位于江津珞璜工业园内的重庆科华新材料厂房，一条全自动的生产线正在运作中… … 已经生产好的ALC板都整整齐齐堆放在厂房内的空地处，等待出货。/pp该公司研发的节能减耗、生态环保新材料ALC板，年产量超过250万平方米，是西南地区砂加气混凝土的头部供应商。据介绍，自ALC板投产以来，年销售增长额达到40%。/ppbr//pp受新冠肺炎疫情影响，部分制造企业面临需求放缓、产销下滑的压力。但作为一家新材料企业的重庆再升科技公司却一路上扬，上半年实现营业收入8.56亿元，同比增长39.04%，净利润达2.22亿元，同比增长125.37%。/ppbr//pp走进再升科技新产品体验厅，小到一片高性能滤纸、冰箱隔热芯材，大到航空隔音隔热毯、定制化空气净化机组，一应俱全。“今年，我们建造了专业声学实验室，加快航空级隔音隔热材料的深度研发，力争在更多应用领域打破国外技术垄断。”该公司董事长郭茂说。/ppbr//pp国中创投首席合伙人、首席执行官施安平表示，伴随着政策红利的到来，新材料有望再上风口，成为投资者关注的焦点。与此同时，资本领域也越来越青睐新材料产业，一系列投资在如火如荼地开展，国家和地方各级政府也纷纷成立多个专门基金投入新材料产业的研发。/ppbr//pp正如中国工程院院士、国家新材料产业发展专家咨询委员会主任干勇所言，有了新材料，火力发电的煤耗将“腰斩”，轴承齿轮将幻化于无形，坚硬的现实载体将无限柔软。/ppbr//pp有关人士预测，具有柔软、可印制和光电性能可调等特性的新材料，有望推动柔性显示、能源转换、仿生智能和健康监测等若干产业的快速发展，从而撬动数万亿元级规模的市场。/ppbr//pp石墨烯：最受期待的“神奇材料”/ppbr//pp如今，在政策引导和技术推进下，我国石墨烯产业已经到了从实验室走向产业化的关键时期，已经成为我国新材料产业乃至制造业实现弯道超车的突破口。/pp如果说此前石墨烯产业化项目是“只闻楼梯响，不见人下来”，那么全球首批量产石墨烯手机在重庆市推出，则为该产业从“原材料—组件—智能终端”的全产业链有机结合提供了范例。/ppbr//pp重庆石墨烯产业园是国家级重点发展的高新技术产业基地及推动自主创新发展的重要载体之一，占地1000亩，目前已经成为石墨烯技术原发地、专业人才聚集地、科技成果转移转化基地及企业成长地。/ppbr//pp重庆高新区相关负责人告诉记者，园区建立了石墨烯产业发展专项资金，在厂房租赁、能源保障、高层次人才引进等方面给予资金扶持。为吸引国内外高层次人才，高新区鼓励通过项目合作、技术入股、技术开发、科技咨询等方式柔性引进人才，为人才提供住房及安家补助费，实行科技人才股权激励政策，促进高端人才引进。/pp石墨烯可弯曲式手机、石墨烯电池、石墨烯电子纸、石墨烯透明键盘… … 作为近年来重庆大力发展的新材料产业，到2025年，石墨烯及相关产业规模有望达到1000亿元。/ppbr//pp“发达国家为抢占新材料科技的战略高地，纷纷制定出相关战略计划并投入巨资。”新材料在线联合创始人施发满坦言，“一旦石墨烯宏量制备技术和应用技术的瓶颈完全突破，其市场规模将达到万亿元级的产值。”/ppbr//pp赛瑞研究也预测，随着石墨烯成本的降低和下游应用渗透率的提高，2020~2025年石墨烯市场规模的复合年均增长率将达到37.05%。/ppbr//pp新材料产业发展前景十分广阔/ppbr//pp目前，新材料项目主要集中在先进高分子材料、高性能纤维及复合材料及金属材料。由于新材料在新能源、环保 、通信、航空航天、国防军工等领域广泛使用，市场需求比较大，因此上述领域成为新材料产业资本追逐的热门项目。/ppbr//pp赛瑞研究分析，受当地经济发展状况和创业环境影响，广东、江苏、上海成为新材料项目集聚区国内前三强，且新材料项目融资呈现出天使轮及A轮项目占绝大多数、融资规模较大等特点。/ppbr//pp2019年，化工巨头巴斯夫在湛江投资100亿美元兴建改性工程塑料生产装置；2018年11月，美国亨斯迈复合材料天津工厂奠基动工… … 除了跨国公司外，大量的产业资本纷纷进入新材料行业，融资项目保持快速增长。/ppbr//pp据企查查数据显示，仅在今年二季度，新材料企业注册量达43355家，存续企业超过56万家。截至目前，国内融资的新材料项目数近5000个。/ppbr//pp“随着全球制造业和高技术产业的飞速发展，新材料的市场需求日益增长，新材料产业发展前景十分广阔。”世纪证券研报表示。/ppbr//p

　　随着红外探测技术的飞速发展，红外隐身材料的开发已成为一个迫切的需求。红外隐身效果受温度和红外发射率的共同影响，但以往的研究大多集中在单一因素上，从而限制了红外隐身产品的有效性。据麦姆斯咨询报道，近期，西安工程大学的科研团队在《印染》期刊上网络发表了以“红外隐身材料的应用及其研究进展”为主题的文章。该文章第一作者为陈海通，通讯作者为王进美教授。本文介绍了各类红外隐身材料的优势和局限性、近年来的研究进展以及未来发展趋势，重点包括基于不同的材料在红外隐身领域所发挥的独特作用。红外隐身原理在了解红外隐身机理之前，深入研究其探测原理有利于更好地规避和反制。隐身技术与探测技术双方是相互抵制的关系，二者都是围绕目标和背景两个对象进行展开，探测是通过不断放大目标与背景的差异，从而识别出目标，隐身则是缩小两者的差异。例如，在飞机上，不同的探测器通过六个相应的特征——声学、视觉、烟雾、雷达、红外和轨迹特征来探索它们存在的迹象。红外探测主要基于热成像原理，加之物体本身就是红外光源。红外波可以覆盖0.76~1000μm的范围，可细分为五个部分（如图1所示）：近红外波（NIR，0.76~1.5μm），短红外波（SWIR，1.5~ 3μm）、中红外波（MWIR，3~8μm）、长红外波（LWIR，8~15μm）和远红外波（FIR，15~1000μm）。由于地球大气层吸收了大部分红外线μm范围内的电磁波相对透明。因此，在两个大气窗口中隐藏目标的自发辐射是击败红外探测器的有效措施。图1 各种波段的比较及相应的隐身应用除此以外，材料性质、表面粗糙度和厚度等许多因素都会影响红外发射率。考虑到材料的自身特性，其红外发射率与原子核和外核电子的相对位移（正负电荷中心不一致产生的电偶极矩）密切相关，带负电的外核电子和带正电的原子核会受到外电场的影响。这三个方面体现在复介电常数、电导率和晶格振动对材料红外发射率的影响上。红外发射率的复介电常数实部依赖性主要受材料的极化度控制，与本征极化偶极矩数、离子半径、晶格常数等因素密切相关。而表面粗糙度对红外发射率的影响可归纳如下：一方面，入射辐射在物体不平整表面的漫反射增加了物体表面吸收红外辐射的机会，导致吸收率增强；另一方面，凹凸不平的表面提高了辐射体的相对辐射面积，从而增加了辐射能量和相应的发射率。此外，随着材料厚度的增加，红外发射率也会增加。金属材料的热辐射特性发生在几微米的表层，可以认为表面特性和发射率与厚度无关。对于大多数非金属介电材料，辐射都有一定的穿透深度。因此，非金属电介质和半透明材料的发射率不仅取决于它们的表面状态，还取决于样品厚度。红外隐身方法点源探测和成像探测是两种主流的红外探测方法。点源探测主要与探测距离有关，可检测到的最大距离R。为了最小化目标检测距离，红外辐射特征J越小越好。成像检测主要是利用背景与目标间的热辐射能量之差进行测试。一般来说，发射率高，物体很容易暴露在红外探测器下。为了实现红外隐身伪装，背景和目标物体之间的红外发射强度差异应该足够接近可以忽略不计。因此，降低辐射能E对于红外隐身是必不可少的。控制目标表面温度和降低目标表面发射率ε是获得良好红外隐身能力的主要途径之一。到目前为止，控制表面温度的主要方法是热隔离和热通量控制。理想的绝缘材料是空心玻璃微球（HGM）、气凝胶、热毯、纳米纤维膜、微/纳米多孔泡沫、软木和皮革等隔热材料。其中，HGM和气凝胶在红外隐身领域应用较多。但这种方法的局限性同样明显，因为环境等限制条件，有时物体的表面温度很难改变，所以当物体的T难以改变时，具有低ε的产品具有出色的红外隐身能力。根据Hagen-Rubens定律，电导率与低ε正相关。例如Cu、Ni和Al等金属，以及一些导电聚合物，如聚苯胺（PANI）是低ε材料。但是金属在可见范围内具有高反射率，这会降低视觉伪装效果。因此，金属材料一般被用作填料。目前，研究人员主要通过对金属填料进行改性来实现低发射率与低光泽度的兼容。综上所述，实现红外隐身的最佳途径是削弱和调整目标的红外辐射能量特性，同时使其尽可能接近背景。因此，将“目标+背景”的组合识别为“与背景相似的物体+背景”的组合，这样更有利于欺骗检测器。红外隐身材料隔热材料中空微珠作为隔热材料具有超微小孔隙结构、空心结构或多层结构等特点，因而具有很低的导热系数和吸水率。将其作为填料可以显著降低目标热量的传导，从而有效降低目标的红外辐射能量。2018年，焦钰钰团队开发了一种由纯无机矿物组成的玻璃微珠，该微珠会与基体表面形成一个中空气体层从而阻断热传导，因其蜂窝中空结构故，而它的导热系数很低，涂层具有非常好的隔热保温效果。同时，中空玻璃微珠可以将太阳85％以上的热量反射阻隔在基体表面。PAKDELl团队在2020年将空心微珠颗粒与TiO₂纳米粒子共混，制备了织物用隔热涂料，涂料具有良好的隔热性能并降低了织物的可燃性，另外空心微珠颗粒的存在及其浓度也会直接影响织物的近红外反射率。该团队利用红外热成像仪证明空心玻璃微珠防止涂层织物快速散热，此功能可以应用于保暖织物，还可以减少从室内空间到建筑物外的热量损失，进而有效提升红外隐身性能。凝胶系列中的气凝胶具有极低的密度、低导热性和高比表面积，是一种具有3D互穿网络的高度多孔材料。空气层分裂成小块，可以抑制热量的相对流动。此外，气凝胶骨架赋予固体热传导路径复杂而漫长，从而增强散热能力。2020年，ZHANG的团队开发了双向各向异性聚酰亚胺/细菌纤维素（b-PI/BC）气凝胶，它们具有良好的各向异性成型性、质量轻和出色的隔热性能（图2）。与单一的PI气凝胶和其他商业绝缘材料（聚氨酯和聚苯乙烯泡沫）相比，b-PI/BC气凝胶在相当大的温度范围内有效地阻止了传热，并具有稳定的隔热性能（图3）。图2 b-PI/BC气凝胶的合成流程图3 与其他商业绝缘材料相比，bPI/BC气凝胶具有良好的隔热性能此外，WU的团队在2022年通过改变CuS的添加量和热还原策略设计了rGO/CuS复合气凝胶。CuS的添加有效地调节了红外发射率和隔热性能。加热30 min后，由于其多孔结构，它会保持原始温度。因此，层压多孔结构和多组分赋予复合气凝胶隔热和红外隐身多功能性。该团队还通过简便的溶剂热法和随后的冷冻干燥制备了rGO/CuS@PCM气凝胶（图4）。它们在8 ~ 14 μm的红外发射率从0.82调节到0.59。虽然气凝胶是当前密度最小、隔热性能最好的固态材料，但其存在强度低、易碎等缺陷，在一定程度上限制了它的应用。图4 rGO/CuS@PCM气凝胶制备过程示意图相变材料相变材料（PCM）由于其卓越的热管理能力在红外隐身功能材料领域受到特别关注。目前，许多研究人员将相变材料微胶囊化再应用于红外隐身涂层中。相变微胶囊（MPCPs）是一种具有核壳结构的相变储能材料，其原理是通过相变材料的放热和吸热过程来调节温度。GU Jie团队在2021年采用二十烷作为相变材料（PCM），三聚氰胺、尿素和甲醛（MUF）作为壳材料形成微胶囊。然后，将聚苯胺（PANI）沉积在这些微胶囊的表面以形成了具有温度控制和低红外发射率的双壳微胶囊（DSM）。经测试，具有1.354 mm厚涂层的红外隐形织物可冷却高达11.2 ℃，并且控温过程持续27 min，红外发射率达到0.794。该面料在实际使用中具有显著的红外隐形效果和良好的耐用性（图5）。图5 红外隐形织物的红外图像然而传统的PCM通常表现为具有固定转变温度的刚性固态或流动液态，极大地限制了它们的应用，特别是在多波段隐身和多场景中。因此，很多团队在这方面进行了改良，例如2023年DENG团队首次设计并构建了一种用于同步视觉/红外隐身的本征柔性自愈合相变薄膜。该相变膜具有固-固相变行为，转变温度（从38.8 ℃到51.1℃）和热函（从79.7 J/g 到116.7 J/g）可调，该相变薄膜可定制不同颜色和多种配置，在多场景下展现极佳的视觉隐身功能。此外，该相变薄膜具有热管理能力，并在各种温度下对目标物表现出红外隐身性能，且具有长期循环稳定性（500次循环）和出色的柔性。此外，PCM与气凝胶结合的复合材料也可以达到优秀的红外隐身效果，在2019 年，LYU的团队首先制备了Kevlar纳米纤维气凝胶（KNA）薄膜，然后与PCM结合以获得KNA/PCM薄膜，发现具有热管理功能的KNA/PCM复合薄膜在太阳光照的室外环境中表现出优秀的红外隐身性能。在此基础上该团队还提出了一种由隔热层（KNA薄膜）和红外吸收表面层（KNA/PCM）组合的结构，以隐藏红外检测中的热目标。与其他红外隐身材料相比，KNA−KNA/PCM组合结构涂层靶材由于优异的隔热性和超低红外透过率，红外隐身性能更优秀。这样的结构在未来军事和工业领域的应用具有巨大的潜力，为红外隐身技术提供了更有效的解决方案。纳米结构材料纳米结构材料在很宽的频率范围内表现出均匀的吸波特性。因此，它在红外和雷达波隐身材料的应用较多。由于红外光的波长远大于纳米颗粒的尺寸，导致纳米材料对红外光具有高透过率，使红外探测器接收到的反射信号变得很微弱，从而实现红外隐身效果。为了促进材料的多通道相容性，由两种或多种组分组成的纳米复合材料显著增强目标的红外隐身性能。研究发现，核壳纳米复合材料可以通过核和壳组分的相互修饰来调节。由于壳成分存在于核壳结构的外表面上，所以表面功能的操纵可以有效地满足不同的应用需求。近年来，由结构核和功能壳组成的核壳纳米复合材料在低发射领域受到越来越多的关注。例如WANG团队通过在SiO₂颗粒表面上层层组装剥离的LDH（层状双氢氧化物）纳米片和DNA生物分子，成功制备了SiO₂@DNA-LDH（图6）纳米复合材料，并测试了样品在8~14 μm波长下的红外发射率值，发现SiO₂@DNA和SiO₂@LDH的红外发射率值分别降至0.732和0.658。以DNA插层LDH为功能壳构建SiO₂@DNA-LDH核壳纳米复合材料，由于DNA和LDH纳米片之间的氢键或静电相互作用，以及DNA-LDH壳层形成加强的物理限制，红外发射率值进一步降低至0.458。图6 （a）SiO₂和（b）SiO₂@DNA-LDH纳米复合材料的扫描电子显微镜（SEM）图像，（c）原始SiO₂（d）、（e）和（f）SiO₂@DNALDH纳米复合材料的透射电子显微镜（TEM）图像此外，纳米金属材料在隐身材料中的应用同样备受关注。ZnSe因其在红外区域优异的非线性光学性能，Co在红外区的良好吸收特性，为过渡金属的掺杂提供了选择。但一种材料的微观结构会影响其光学特性，例如吸收、反射和透射。尽管ZnSe和Co具有良好的红外特性，但其电子空间分布仍然较差，不利于材料的吸收和光传导。Ga表现出高电子浓度和结构保护特性。因此，将Ga元素引入到材料中，不仅可以控制材料的微观结构，还可以改善材料的空间电子态分布。2021年PAN等人通过PLD（脉冲激光沉积）在不同的Ar气体下制备了一种适用于抗近红外探测的纳米CoGaZnSe多层薄膜。通过XRD（X射线衍射）、拉曼光谱和模拟研究了薄膜的微观结构发现通过控制生长压力来改变晶体特性、键合和电子的空间分布。在不同压力下获得的薄膜具有不同的透射率。根据这一特性，将具有不同透光率的薄膜与多层薄膜相结合，可以减少红外反射。该团队将多层薄膜涂在普通衣服的表面，然后使用红外探测器进行测试。结果表明，CoGaZnSe多层薄膜的抗近红外检测率最高可达86%，大大降低红外探测的量子效率。碳基复合材料碳材料以其质量轻、比表面积大、机械强度高和良好的导电性等的特性，彻底改变了隐身技术领域。炭黑、碳纳米管以及石墨烯的使用为合成轻质、多功能和智能红外隐形材料提供了新的可能性。例如，可以使用低发射率材料改性的碳纳米管用于屏蔽目标的红外辐射；可以通过石墨烯的添加巧妙地实现温度的动态调节，从而改善静态微/纳米结构只能改变热发射率，固定的热管理材料不能根据需求和环境调节温度的缺点。因此，碳基复合材料为红外隐身领域的设计和性能控制提供了高度的灵活性（图7）。图7 碳材料在红外隐身方面的优势零维材料炭黑作为全球生产最丰富的碳形式之一炭黑（CB），是碳基材料最早使用的原材料。但是单独添加炭黑会增强红外波段吸收，这对红外隐身不利。涂料的三个部分分别为添加剂、填料和黏合剂。其中实现红外隐身的关键在于各种填充物。金属填充物可以显着降低红外发射率，例如铝。但是金属对可见光的强烈反射与视觉隐身相冲突。2019年，LI和他的团队将直径为30~45 nm的炭黑纳米粒子直接喷涂到纳米多孔硅渐变折射薄膜上的5μm厚可转移阳极氧化铝(AAO)模板上。经实验测试，该薄膜在2.5~15.3 μm范围内平均吸光度为97.5%，远高于纳米多孔硅和AAO模板。此外，带有炭黑的AAO模板可以很容易地转移到其他结构上，可以更好地隐藏不同物体的热特性，从而进一步隐身。其本质是光通过AAO模板在内部多次反射，而随机的炭黑颗粒充当散射中心。通过炭黑和纳米多孔硅对光的进一步吸收和捕获，使复合结构能够实现非常低的反射率。因此，炭黑需要与具有较低红外发射率的材料结合使用，才能实现良好的隐身性能。一维材料碳纳米管兼具轻质、可控、高导电、形貌可调和优异机械性能的碳纳米管成为红外隐身复合材料的中流砥柱。许多文献表明，碳纳米管的强度是钢的100倍，密度是钢的六分之一。此外，碳纳米管具有约6 000 W/mK的高导热率，且导电率远高于铜。这些优势将成为多壁和单壁碳纳米管在红外隐身领域应用的关键。低红外发射率材料能以涂层和复合材料的形式制备。2016年，CHU团队成功开发了银颗粒改性碳纳米管纸（SMCNP），并制备了一种具有超低红外发射率的SMCNP/玻璃纤维增强聚合物（GFRP）复合材料用于红外隐身，以解决飞行器中金属添加剂和纤维增强聚合物（FRP）复合材料难以形成整体的问题。此外，静电纺丝是生产薄膜的独特方法。静电纺丝可以生产2纳米到几微米的纤维。2018年，FNAG等人通过静电纺丝制备聚偏二氟乙烯（PVDF）纤维膜和单壁碳纳米管（SWNT）改性PVDF（命名为SWNT/PVDF）（图6）。壳聚糖处理后，将金纳米粒子浸入金溶胶中并搅拌以修饰薄膜。在静电力的作用下，Au纳米粒子牢固且非常均匀地固定在两种纤维的表面。研究发现，PVDF和Au-PVDF纤维膜的红外发射率值分别为0.82和0.76，而SWNT/PVDF和Au-SWNT/PVDF薄膜的值分别低至0.77和0.68，说明单壁碳纳米管与金颗粒结合后性能更好。二维材料石墨烯石墨烯具有独特的二维蜂窝状晶格结构，从而赋予其相互连通的多孔结构、高表面积、良好的导热性和优异的导电性等性能，被广泛应用于催化、电池、生物医药等领域。然而，石墨烯在传统红外隐身领域，如降低涂层发射率、隔热、吸收热辐射等，既没有表现出突出的性能，也不具备足够的潜力与其强大的性能相匹配，这是因为蜂窝结构对波的散射有强烈的影响。此外，基于热辐射产生原理，由于石墨烯的能隙为零，所以石墨烯本身不发射热辐射。因此，石墨烯很难以传统的方式直接制造具有极低发射率的材料。但石墨烯可以通过石墨烯层中的离子液体嵌入和外部电压调制，将红外发射率控制在0.3~0.7的范围内。2021年，SHI的团队通过组合石墨烯纳米片和Fe₃O₄纳米粒子，显着增强微波吸收且提供轻巧而坚固的支撑。该团队将其进一步集成到具有隔热性能的PI气凝胶中，并使用聚乙二醇（PEG）作为相变材料，获得了一种新型的兼容电磁和红外的双隐形薄膜。PI/石墨烯/Fe₃O₄杂化气凝胶薄膜具有多孔结构，导热系数低，可以抑制红外热辐射，使其具有红外隐身性。为防止温度随外界不断发生变化，上部采用PI/石墨烯/Fe₃O₄气凝胶/PEG薄膜，既能提供低温显热吸收，又能提供高温潜热吸收，最终实现双重热缓冲，从而更好地协调热力学与红外隐身的关系。图8 (a) (S1) PI/石墨烯/Fe₃O₄混合气凝胶薄膜、(S2) PI气凝胶/PEG复合薄膜和(S3) PI/石墨烯/Fe₃O₄气凝胶/PEG复合薄膜在加热和冷却过程中记录的红外热成像图像。根据红外热像分析格式确定的(b)加热和(c)冷却过程中温度随时间变化的图像光子晶体光子晶体是一种新型结构材料，由于其光子带隙和光子局域化两个特性使得控制物体的自发辐射成为可能。通过调节光子晶体的结构,可以使光子带隙处于特定红外电磁波段,最终在红外波段具备高反射率与低发射特性。利用光子晶体禁带的高反射、低辐射等特点，可以改变目标的红外辐射特性，以干扰探测器的捕获光谱，使其无法被红外线侦察装置侦测到，从而实现红外隐身。目前，光子晶体在红外隐身材料的研究主要集中在一维光子晶体材料和三维光子晶体材料，这两种材料由不同折射率的介电层堆叠而成。由于一维光子晶体易于设计和制造，近年来许多研究人员对其进行了深入研究。例如DONG Qi等人开发了基于ZnS/Ge的一维光子晶体（1DPCs）,在波长3~5 μm处测量反射光谱，得到了95.1%的平均反射率；使用ET-10红外发射仪测得平均发射率低至0.054，完全满足红外隐身需求。三维光子晶体的制造方法有微机械加工法、半导体工艺法、激光全息干涉法等。由于三维光子晶体在不同方向上存在很好的对称性，因此利用上述制造方式能够成功得到具有禁带的光子晶体结构，例如层叠的硅棒排列制备三维光子晶体可以有效减少红外波段带隙内目标的红外辐射，并增强带隙外的红外辐射。此外，以钨为代表的三维金属叠层结构具有更宽的禁带，可以选择性地控制辐射。这两种光子晶体红外隐身材料结构复杂，价格昂贵，不利于大规模应用。而胶体基元自组装法因方法简便、容易操作、成本低廉、重复性好等优势，成为一种相对普遍的实验室制备光子晶体方法。LI团队使用机械强度高、化学稳定性强和高温稳定性好的聚苯乙烯胶体微球采用逐层法制备了红外吸收波长为3.30 μm和3.42 μm的三维光子晶体材料，并通过气液界面自组装制备单层聚苯乙烯光子晶体膜。该材料实现了3~5 μm可探测波段红外辐射特性的调制，满足红外隐身要求。总结与展望在过去的几十年里，研究人员对红外隐身材料性能的研究主要集中在调整发射率和温度控制进行热管理这两个方面，而对其机理研究不够深入。随着电子技术和先进探测器的不断发展，单波段隐身材料已难以适应现代军事环境。因此，隐身材料的研究需要向多波段兼容隐身方向发展。其中，突破的关键是弄清楚各个电磁频段之间的内在联系。例如对于红外-可见隐身，光谱和背景光谱特性应尽可能一致（0.38 ~ 0.76 μm），需要一个合适的ε来减小目标与背景之间的红外辐射差异（8 ~ 14 μm、3 ~ 5 μm和1 ~ 2.5 μm）。而对于雷达红外兼容隐身，雷达吸波材料需要高吸收率和低反射率，而红外隐身材料需要高反射率和低ε，这就要求综合考虑隐身机理、制备工艺、材料稳定性和兼容性等问题。目前，实验室制备的样品量很少。如何让合成和设计的材料可以大规模生产，并具有其他优良特性，以确保它们可以在实际环境中使用，仍然是一个很大的挑战。其中，可调整、简便的合成路线备受关注。如何设计具有综合特性的产品也是未来发展的方向之一。例如，耐高温是一个重要因素，因为受保护设备（如飞机）的外表面热平衡温度，飞行时高度很高，普通涂层无法提供隐身性。此外，飞机、舰船等军事装备通常在浓烟、潮湿、气候恶劣的环境下工作，容易产生腐蚀缺陷。因此，耐蚀性对于提高军事装备的质量和可靠性具有重要意义。为适应环境变化，开发智能隐身材料势在必行。传统的伪装防护技术是静态的，缺乏环境适应性。智能隐身材料具有感知、信息处理、自主指挥和对环境信号作出最佳反应的功能。因此，如何设计能够主动适应环境的智能隐身材料是伪装隐身技术进一步提高军事目标在复杂战场环境中的生存和突防能力的重要发展趋势。

　　pstrong1 前言/strongbr//pp由于关系到舰船服役安全性以及技战术水平，舰船材料的研发考核环节众多，周期较长，一般需要经过实验室研究、工业试制、综合性能评价、应用研究考核、模型结构考核及解剖、上舰考核等极为复杂的研制流程，往往从实验室到型号应用需要10 年以上的时间，甚至超过了很多型号的研制周期。目前全世界只有少数工业化强国具备从材料研发、生产、到应用的整体系列配套能力。因此，“材料先行”、“材料体系构建”是各海洋强国都十分重视的基本理念。/pp舰船材料按照平台类型分，有舰船结构材料、动力机电系统材料、水中兵器用材料。按照材料类型分为结构材料、结构/功能一体化材料、特种功能材料3 大类。结构材料又分为船体结构钢、轮机及其他结构钢、耐热钢、高温合金、不锈钢、特殊性能钢( 防弹、低磁等)、焊接材料、铝合金、铜合金、钛合金等 结构/功能一体化材料分为树脂复合材料、金属复合材料、阻尼降噪材料等 特种功能材料分为涂料和涂层、阴极保护材料、电解防污材料、有源声学材料、隐身材料( 吸波、吸声等)、密封材料及胶粘剂、装饰材料、橡胶、耐火及绝缘材料等，共有22 个材料类别约1 000 个牌号。/ppstrong2 国内外舰船材料的发展现状/strong/pp2.1 国外舰船结构钢发展现状/pp船体结构钢是现代舰船建造最关键的结构材料，也是用量最大的材料，其性能优劣直接关系舰船技战术性能的提高。船体结构钢作为船体结构材料，必须具有足够的强度和韧性、良好的工艺性及耐海水腐蚀性能。第二次世界大战后，世界各军事强国为了满足舰船装备的发展需求，研究开发了系列高强度舰船用钢。/pp美国从第二次世界大战开始发展舰船用钢至今，其舰船船体钢的发展经历了多个阶段。先后选用过碳素船体钢、HTS、HY80、HY100、HSLA80、HSLA100 等多个型号的钢种。其研制应用大致可以分为4 个阶段[1 - 3]：/pp第一阶段 二战期间，美国水面舰船主要选用HTS、A、B、D、E 等高强度及一般强度级别的结构钢作为主船体选材。该阶段钢的主要特点是强度级别不高，合金元素少、碳当量低，故成本低、焊接性好，但其韧性较低、抗弹性差、耐蚀性一般，且钢板厚度较大，但在当时也基本满足了美国水面舰船的使用要求。/pp第二阶段 20 世纪60 年代以后，为了满足发展大型航母和新一代潜艇的需求，在Ni-Cr 系STS 防弹钢的基础上开发出了强度更高、韧性更好的HY 系列高强度结构钢，包括HY80、HY100 及强度更高的HY130 钢。HY 系列钢种为调质型Hi-Cr-Mo 系钢，其主要特点是：①高强度，HY80、HY100 分别为550 MPa、690 MPa 级别 ②Ni、Cr、Mo 等合金元素含量较多，碳当量高，焊接性差，建造成本高 ③钢板规格齐全，水面、水下舰艇结构通用 ④碳含量及碳当量较高，故焊接性差。/pp表1 为20 世纪80 年代美国海军HTS /MS 钢和HY 钢在舰船方面的应用情况。可以看到，HTS /MS 钢在水面舰船上依然是主要且大量应用的钢，而潜艇则以HY80、HY100 钢为主。/pp style=text-align: center img src=表1 美国海军舰船钢用量情况br//pp style=text-align: center Table 1 Consumption of ship building steel in U. S. Navy/pp第三阶段 HY 系列钢虽然强度级别较高，但由于钢中的合金元素如Ni，Cr，Mo 等含量较高，导致该种钢成本高，且对焊接性能要求较高。20 世纪80 年代以后，为了改善海军舰船用钢焊接性能，节约舰船建造成本，又发展了HSLA80、HSLA100 新钢种，以替代对应强度级别的HY80、HY100 钢。图1 显示了690 MPa 级HSLA100 钢近年来在美国海军最新航母建造中的使用情况。可以看出，从CVN74 的少量试用，到CVN75、CVN76、CVN77 扩大采用，经过了10 多年时间。/ppHSLA80、HSLA100 钢主要采取铜沉淀硬化型的强化机理，其主要特点是： ①碳含量及碳当量低，焊接性能好，建造成本低 ②Ni，Cr，Mo 含量较HY 系钢有了不同程度的减少，降低了材料成本。/pp这一阶段的航母船体结构用型钢、铸锻钢及焊接材料仍然沿用了HY 系列的配套材料。为了充分发挥HSLA系列钢所具有的良好焊接性能，同时开发了配套材料。/pp style=text-align: center img src=图1 HSLA-100 在美国航母上使用情况/t/pp style=text-align: center Fig. 1 Utilization of HSLA-100 steel ( tons ) on theU. S. Navy aircraft carriers/pp第四阶段 20 世纪90 年代以后，为了发展未来型航母，美国海军关注的焦点变为航母主船体重量越来越重，以及由此带来的航母机动性和有效载荷降低等突出问题。因此，美国海军又相继开发了HSLA65 和HSLA115及10Ni 钢。目前，美国航母主船体用钢主要是HTS、HY80、HY100、HSLA80、HSLA100 等5 种钢混用，并在非主要结构部位考核HSLA65 和HSLA115。/pp美国在发展水面舰船用钢方面有以下4 个特点：①446 MPa强度以下的水面舰船用钢主要是Mn 系钢 ②注意改进现役钢种的质量及韧性 ③采用控轧控冷等现代冶金技术，发展新型船体钢，提高钢的强韧性及可焊接性 ④开展新钢种的研究，形成新的系列，旨在降低钢种本身成本及舰船制造成本。/pp美国海军发展的HSLA65、HSLA80、HSLA100、HSLA115 系列易焊接、高强度舰船用钢， 逐步替代传统的HY 系列高强度舰船用钢，成为最新航母建造的主体材料，代表了航母用钢的发展方向。美军在现役航母上大胆考核下一代先进材料的做法， 使得其航母用钢研发和应用发展迅速，体系十分完备，可随时根据需求对设计做出调整。至此， 美国在舰船用钢方面基本形成了一套完整的体系， 以美国海军航母用钢为例， 其材料的发展替代历程如图2所示。/pp style=text-align: center img src=图2 美国海军航母用钢的发展替代历程/pp style=text-align: center Fig. 2 Substitution progress of the steel for U. S. Navy aircraft carriers/pp除美国外，俄罗斯、日本、法国、英国等国家也开发了系列高强度舰船用钢，如俄罗斯的AK 系列、АБ系列，日本的NS 系列，法国的HLES 系列等，其舰船材料的发展思路大致与美国相仿。国外舰船用钢的总体发展趋势可以概括为以下几点：/pp高强度化 对潜艇来说，提高耐压壳体用钢的强度意味着减少艇体自重，增大下潜深度或增加储备浮力，可大大提高潜艇的技战术性能。对大型水面舰艇来说，提高船板强度意味着船体重量的减轻，可以为舰艇武备升级和全寿命维护节省出宝贵的重量，并显着降低造船成本。/pp易焊接化 为满足航母和大型舰艇的建造需求，改善舰船钢焊接性能是另一个重要方向。如HSLA 系列钢利用微合金化、控轧控冷、时效硬化处理以及超低碳贝氏体组织来满足高强韧性、易焊接性要求，形成了0 ℃、室温焊接不预热等高强度舰船钢系列，显着降低了造船成本、提高了建造效率。/pp现有钢种的改进与完善配套 为满足舰船用钢不断更新换代的要求，世界各国都对现有成熟钢种不断改进提高，进行深化完善的研究工作。如美国HY80 /100钢，自20 世纪50 年代研制成功以来一直在进行改进提高的研究工作，已修订标准11 次，对技术指标要求、冶金工艺方法、化学成份分档、钢板厚度规格、钢中夹杂元素及冶金质量控制等方面进行了深化完善。/pp采用冶金新技术提高舰船用钢性能 舰船用钢的研制、开发和生产水平与一个国家的冶金工业基础密切相关。20 世纪80 年代后，随着超低碳、超纯净钢冶炼、连铸技术和控轧控冷等冶金技术的发展，舰船用钢也朝着高纯净化、高性能方向发展[4]。/pp2.2 国外其他舰船材料发展现状/pp舰船总体系统对关键材料技术的需求不仅限于高强度、易焊接的高性能结构材料，因此在发展船体结构钢材料的同时，国外也在大力推进其他高性能舰船材料的研发。/pp钛及钛合金 钛及钛合金具有良好的断裂韧性、耐蚀性，高比强度和低磁性等特点，是优秀的海洋合金。俄罗斯在钛合金研制和应用上独树一帜，其技术水平、建造能力和规模在国际上处于领先地位，已基本形成用于船体、船机和动力装置的钛合金系列材料。美国用于舰艇的钛合金主要为中强可焊钛合金。美国将大量钛材用于通海系统的管、泵、阀换热器上，以解决海水腐蚀，从而提高其使用寿命与可靠性。/pp铝合金 铝合金由于具有比重小，比强度、比模量高，耐腐蚀性能好，易加工成型，焊接性能好等优点，在舰船领域得到了广泛的应用，主要用于快艇、高速船、军辅船、航空母舰升降装置、大型水面舰船上层建筑、鱼雷壳体等，铝质船舶也从铆接、铆焊结构发展到全焊结构。多年来，世界各国对船用铝合金的研究与发展都非常重视，在美、日、英等发达国家，舰船用铝合金已成系列，品种配套、规格齐全，已成为海军舰船的主要结构材料之一。目前国外在船舶上应用的铝合金主要有以下几个系列： Al-Mg 系、Al-Mg-Si 系和Al-Zn-Mg系，其中以Al-Mg 系合金在舰船上应用最广泛[5]。/pp铜及铜合金 铜及铜合金具有优异的耐海水腐蚀性、导热性、耐海生物污染性，优异的力学性能、良好的冷热加工性能及铸造性能等，广泛用于舰船螺旋桨，海水管系及其配件、泵、阀、轴套等零部件，潜艇螺旋桨用铜合金还应具备低噪音特性。20 世纪60 ～ 70 年代，英国斯通公司、俄罗斯、美国相继研制出了铸造阻尼Cu-Mn 合金，但使用性能不理想。英国斯通公司提出潜侧式噪音螺旋桨新方案，从精湛的设计技术、新型高阻尼合金和复杂桨叶形状精确制造3 个方面综合控制，共同提高潜艇的隐蔽性能。/pp复合材料 复合材料包括树脂基与金属基复合材料，具有力学性能优良、耐腐蚀、大幅减重、优良的声、磁、电性能等特点，早期应用在小型巡逻艇和登陆舰上。近年来，随着低成本复合材料技术的提高，开始逐渐应用在大型巡逻艇、气垫船、猎雷艇、护卫舰以及上层建筑中。各国海军应用的复合材料制品还包括烟囱、舱壁、甲板、舵等次承载结构，这些材料可降低舰船的雷达信号特征，同时也降低了红外( 热) 信号特征，在结构减重方面所做的贡献非常显着。/pp新型功能材料 除以上材料外，国外还大力发展了诸如防腐涂料、舰船隐身、减振降噪、隔热及其他特种功能材料等新型功能材料。其中防腐涂料： 主要用于舰船上层建筑、舰船内舱、舰船海水管路系统、船体及其附体如舵、减摇鳍、螺旋桨等部位。舰船隐身： 水面舰艇隐身技术的重点集中在雷达波隐身、红外隐身及减振降噪技术上 国外采取涂敷型吸波材料或结构型吸波材料解决雷达波隐身 采用特殊涂料解决红外隐身的研究工作正在进行。减振降噪： 减振降噪材料的主要类型包括吸声材料、隔声材料、阻尼材料。隔热材料： 主要用于舱室环境控制，它也是舰船舾装材料的重要组成部分，国外舰船用绝缘隔热材料有无机材料和有机泡沫材料两类。特种功能材料： 包括储氢材料、永磁材料、主动控振智能材料等。/pp2.3 材料加工与成型新技术/pp为更好地实现减免维护、降低维护成本这一航母腐蚀预防与控制的核心思想，目前美国海军在航母及其他新的舰艇建造和维护过程中，不断研发运用了一系列新材料、新工艺和新技术。/pp新型铸造工艺 在HY-80 /100 钢铸造过程中，美国海军采用了新型压铸工艺以降低成本、提高铸件合格率。新工艺的运用每年可节省成本70 万美元，使大型铸件合格率提升至70% 以上，交货时间降至55 天。/pp新型成型技术 美国海军采用闭塞冷锻技术( CDCF)制造的5 ～ 20 cmCVN-78 航母用Inconel 625 合金管弯头，使管道连接费用节省了约50 万美元。/pp新型焊接技术 主要有远程焊接预热系统、轻型火焰钎焊技术、大功率电缆接头铝热焊技术、防涂层烧蚀焊接冷却技术。为避免焊接预热不均，提高焊缝质量，美国海军在航母CVN-78 建造过程中运用了新型的远程焊接预热系统 为克服人工钎焊造成的质量难以控制问题，在CVN-78 建造过程中，美军采用了轻型火焰钎焊技术，使每艘航母建造和大修成本节省了700 万美元 美军将新型铝热焊技术用于CVN-78 大口径电磁弹射器大功率电缆接头焊接，大大提高了焊接质量和可靠性，减少了焊接和维护工时 为防止已涂装区域在焊接过程中的烧蚀， CVN-78 建造过程中运用了焊接冷却技术[6 - 8]。/pp2.4 国内舰船材料发展现状及特点/pp2.4.1 发展现状/pp我国舰船结构钢发展可以划分为4 个阶段[9 - 10]： 20世纪50 ～ 60 年代，主要是依赖原苏联进口和仿制 20世纪70 ～ 80 年代开始自行研制，当时受国内资源限制，立足于无镍合金钢，研制了我国第一代舰船用Mn 系无镍铬钢和低镍铬钢，如901、902、903 系列钢种，这些自行研制的舰船用钢在我国海军舰艇建造中得到了成功应用 进入20 世纪80 年代，海军装备有了很大发展，对舰船用钢也提出了更高的要求，第一代舰船用钢已满足不了现代海军的需求，开始研制综合性能更好的第二代舰船用钢及其配套材料，如390 MPa 级的907A 钢、440 MPa 级的945 钢、590 MPa 级的921A 系列钢、785 MPa级的980 钢等，至此，初步形成以4 大主力钢种为支撑的我国舰船结构材料体系 20 世纪90 年代后，改进提高和自主研发并举，特别是2000 年以后，在强度覆盖、品种规格及配套材料等方面有了长足的发展，为海军新型主战装备建设提供了强大的物质基础。/pp在持续发展船体结构钢及其配套材料的同时，我国也加大了舰船用其他结构/功能一体化材料，以及特种功能材料的研发。/pp钛及钛合金 我国舰船钛合金的研究始于1962 年，经过探索研究、自主研发、产业化及推广应用3 个发展阶段，研究水平有了很大的提高， 目前拥有包括Ti-B19、Ti91、Ti70、Ti80 等典型舰船钛合金，并形成了我国专用的钛合金系列，能批量生产板、管、锻件、中厚板、各种环材、丝、铸件等多种产品，基本满足国内舰船不同强度级别和不同部位的要求[11 - 12]。/pp铝合金 我国舰船用铝合金的研究始于20 世纪60年代初。目前研制成功的船用铝合金结构材料主要有变形铝合金和铸造铝合金2 大类。变形铝合金包括铝合金板材、型材、管材、锻件及其配套焊丝，研制成功的船用变形铝合金牌号主要有Al-Mg 系的5A01、5A30、5A70 合金和Al-Zn-Mg 系的7A19 合金，铸造铝合金牌号主要有ZL305 和ZL115 合金等。自1979 年起，5A01、5A30、7A19、ZL305 和ZL115 等合金已广泛用于各种船舶及鱼雷壳体的建造等，5A70 合金已成功用于建造水撬模拟结构件。然而，我国舰船用铝合金的牌号、品种、规格却未能全面发展起来，我国用来制造高速舰船船体(包括军用快艇和高速客船) 的铝合金几乎都依赖国外进口，其中使用最多的是进口5083 铝合金。/pp铜合金 我国对海水管系及其配件、泵、阀、轴套等零部件，舰船螺旋桨等用的铜合金研究相对薄弱。目前我国舰船海水管路系统主要采用以B10、B30 为主的铜镍合金。新研制了铸造铜镍铝合金ZCu7-7-4-2 及变形铜镍铝合金等，并发展了舰船用铜镍合金的焊接技术。/pp复合材料 我国复合材料研发相对国外较晚，经历了由纤维增强复合材料、树脂复合材料到结构芯材的发展。其中，纤维增强材料由最初的玻璃纤维，发展为碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维和连续玄武岩纤维等4 大高科技纤维 树脂复合材料中的树脂也经历了不饱和聚酯树脂、环氧树脂、乙烯基酯树脂、酚醛树脂等几大类别的发展过程 复合材料夹层结构船艇常用的轻质高性能结构芯材包括泡沫塑料、轻木以及各种蜂窝材等。我国复合材料在舰船的应用较少，典型应用是潜艇的艇艏声纳导流罩，部分已经安全应用20 年。在实艇应用方面，除透声复合材料获得了较多的应用外，隔声、吸声和阻尼复合材料还没有在型号中实现应用，工程应用经验不足，与国外差距较大[13]。/pp新型功能材料 现代舰船是高新技术高度密集的综合系统，所用功能材料的种类很多，但其中大多数并不是舰船专用材料。在舰船上有独特应用的功能材料主要有电磁力推进用超导材料、吸收雷达波材料、舰船隐蔽用消声与减振材料、水声换能材料、燃料电池用贮氢材料、永磁电机用永磁材料等，其中有些还兼作结构材料，属结构/功能一体化材料，这一系列新型功能材料大多尚处于探索研究阶段。/pp2.4.2 发展特点/pp我国舰船材料的发展以海军装备发展对关键材料特性要求为依据，经历了从无到有、从仿制到自行研制的过程。已研制和生产的舰船材料基本满足了不同时期海军各型装备发展的需求。近期国内舰船材料的发展主要有以下几个特点： ①正在完善4 大主力钢种的规格系列。近年来，研发了907A 和921A 双球扁钢、921A 超长超宽板、921A 高效不预热焊接材料等结构材料，满足大型船舶主船体结构的建造需求 研发了厚度为80～ 120 mm 的980 厚板，满足潜艇的建造需求。②在低成本和耐蚀钢应用方面进行了探索。研发E36 军民通用船体结构钢，降低了成本，简化了建造工艺，满足护卫舰的建造需求 开展了B 级耐蚀钢的推广，用于大型辅助船舶主船体结构建造。③研发系列复合材料。系列复合材料的开发应用，实现了舰船用结构/功能一体化材料零的突破 复合材料上层建筑、指挥台围壳整体方案的制定，可实现船体结构减重30% ，为护卫舰、潜艇的减重需求提供了技术途径。④新型功能材料不断涌现。研制了航母飞行甲板防滑涂料以及应用于不同基材表面、不同期效的防腐及防污涂层等，使舰船涂料防腐能力从5 a 提高到8 a，防污能力从3 a 提高到5 a 开展了耐压壳体用阻尼隔声去耦材料、耐压阻尼吸声材料等研制工作。⑤在材料新工艺方面进行了大量探索。全面推广舰船结构及配套焊接材料的结构模型建造考核，通过各型舰艇的模型建造考核，进一步深化了应用研究，通过结构模拟、环境模拟和工艺模拟条件，实现舰船结构材料上舰前的考核验证，确保安全可靠应用。/pp2.5 国内舰船材料发展中存在的问题/pp随着海军战略转型，海军装备进入高速发展期，对舰船材料的发展提出了更新、更高的要求，同时也暴露出舰船材料发展方面存在的问题[8]。/pp材料研发体制缺乏顶层沟通机制 舰船材料特别是船体结构钢属于国家重大战略资源，建设投入大、周期长，一般均由国家投资进行立项研制。例如在船体结构钢的研制和应用方面，按照渠道划分为国家立项支持船体结构钢的基础研制和军方立项支持船体结构钢的应用研究。由于缺乏顶层的沟通机制，军方主导作用受到制约，导致基础研究和应用研究结合不紧密，需求和投入结合度不高。一方面，造成对材料的先期投入不足，难以实现“材料先行” 另一方面，易出现材料研制滞后问题，影响型号建造进度。/pp材料及配套体系构建不完整 舰船关键材料及配套材料的现有体系( 如船体结构钢) 基本能满足现有舰船装备的要求，但距离战略转型后的海军装备发展需求还存在材料种类、规格缺失等问题，影响了现有装备建设进程及发展，急需开展相关研究，补充完善，同时加强舰船材料顶层规划的研究工作。/pp材料应用工艺技术成熟度不够 船体结构用铝合金材料至今仍依赖进口，就是典型的材料加工技术成熟度不够的问题。船体结构钢也同样存在类似问题。舰船结构建造工艺包括焊接、火工矫正、水火弯板、冷成型等，种类多、工艺复杂。特别是舰船作为一个巨大的焊接结构，焊接工时占全船建造工时的30 ～ 40% ，焊接效率直接影响舰船的建造进度，焊接质量直接影响舰船结构的整体质量，因此舰船的焊接管控至关重要。921A 钢需焊前预热，980 钢需焊前预热、焊后后热，对施工环境条件要求苛刻，如果焊接工艺执行不严、焊接工艺更改的验证试验不充分，易出现如角焊缝裂纹等焊接质量问题，容易影响舰船建造质量。另外，先进高效的焊接工艺应用较少。/pp关键材料技术性能落后甲板飞行涂料、液舱防腐蚀涂料、船体防污涂料、减振降噪材料、隐身材料等关键材料指标性能落后，不能满足舰船装备发展需求。/pp舰船材料是海军装备发展的重要物质基础，“一代材料、一代装备”。“材料先行”是国内外武器装备建设的共识，应当结合生成技术的进步，动态地改进、提高舰船材料研制应用技术水平，实现舰船材料持续、协调、体系化发展。/ppstrong3 舰船装备发展对材料的需求/strong/pp由于国家发展战略和军队发展重点的要求，与国内其他兵种和国际海军装备发展大势相比，国内海军装备发展速度长期缓慢。随着海军转型要求，赋予了海军新的历史使命，对海军装备提出更高、更快、更强的要求，但材料问题成为制约海军装备快速发展的短板。在未来20 年，海军将会有更多的舰艇型号立项、研制、交付使用，对先进材料的需求将会以几何级数增长，舰船装备材料技术领域将会面临前所未有的压力和机遇。/pp3.1 海军装备发展对先进材料的需求特征/pp根据世界各国海军装备的特点，海军舰艇装备的发展趋势可概括为“深、大、远、高、低”，即： 下潜深度更深，大吨位舰船更多，走向更远海域，高航速、高机动性、高负载、高隐身性、高防护能力、高在航率等，低成本。因此对舰船装备材料也提出了更高的要求，可概括为以下几点： ①提高潜艇的潜航深度可以提高潜艇的隐蔽性、机动性和生存能力。未来海军潜艇下潜深度会更深，要求耐压壳体承受压力更大、耐压壳体材料强度更高、规格更厚、更耐腐蚀、焊接性能更好 但耐压壳体增厚会带来重量、重心变化等总体设计问题，因此耐压装备材料需要更新换代，需要发展轻质非耐压壳体材料。②航母、大型驱逐舰、两栖攻击舰等大型舰船以及气垫船、舰载机以及新型特种装备给材料技术提出更多特殊的要求。航母结构庞大、复杂，其艉轴架、动力轴等铸锻件尺寸远远超过一般水面舰船 飞机上舰要求研制弹射起飞、阻拦降落等关键设备，这些装备的关键材料需要强大的技术储备，需要开展相关大尺寸材料的制造工艺技术研究和新材料研制。③海军舰艇在海洋中服役，必然会面临腐蚀与海洋生物污损问题，远海航行对先进材料的耐蚀性、可靠性、安全性的要求更高。海军是材料腐蚀问题最为突出的兵种。海军装备逐步从近海走向远洋，腐蚀环境更为恶劣，对装备的可靠性、长寿命要求越来越高。提高坞修间隔期和在航率，才能充分发挥海军装备的作战能力，这要求舰船材料具有良好的耐蚀性。整体提高舰船结构材料、结构功能一体化材料、电子功能材料的耐蚀性以及重要装备的防腐蚀能力是迫切需要研究的课题。随着舰员在舰上生活、工作时间越来越长，以及国际上对海洋环保要求越来越高，舱室环境居住性和对海洋的友好要求越来越严格，长寿命、绿色环保防腐防污材料需求将更为突出。④隐身性是未来舰艇最突出的技术特征和有效作战最重要的技战术指标。海军装备高隐身性、高防护性能对先进的结构/功能一体化材料特性提出了高要求。主要体现在水面舰艇以雷达隐身、潜艇以声隐身等为重点，应发展并应用新型耐压阻尼材料、主动阻尼材料、水声材料、多频谱隐身涂料等技术，同时探索研究磁、红外、尾迹等其他隐身技术，加强舰船自身防护安全结构和材料研究、研制发展舰艇用轻型防护装甲材料，进一步提高关键结构材料的抗打击防护性能。⑤无论潜艇还是水面舰船，航速越高、机动性越好，越能在海战中赢得主动。另一方面，潜艇与水面舰船配备的武器装备及弹药越多，在海战中战斗力越强。而要实现高航速、高机动性与高负载，则要求舰艇的结构重量小，并尽量降低结构重心，这对先进材料的种类和性能提出了长远要求。钛合金、铝镁合金、复合材料等轻质材料的规模化应用是解决舰艇减重、增加有效载荷和提高航速的关键途径。⑥就单个装备比较，舰船相对其他兵种的装备要大得多、重得多，材料成本占装备经费比例非常高，控制材料成本意义重大。特别是在未来20 年海军装备处于大发展时期，大吨位舰船会越来越多，许多型号要批量建造、长时间保留。急需探索民用船体钢替代技术，发展低成本钛合金技术、低成本复合材料技术、先进高效焊接技术等。/pp3.2 舰船装备发展对材料的需求分析/pp材料技术是装备发展的三大支柱之一，先进材料制造技术的发展与核心军事装备的发展密切相关，新材料的探索研究并达到应用水平应早于新装备的探索研究和立项研制。根据海军装备体系建设的需要，并结合目前的舰船材料体系发展现状，舰船装备发展主要需要解决以下几个方面的需求。/pp3.2.1 现实迫切需求/pp在较短时间内我国舰船将有大量新型号立项研制，国内设计、研制、生产的材料中尚有大量的关键材料及技术急需突破。①在高性能结构材料技术方面，优先发展潜艇用钢及配套材料系列化研究，包括开展大规格980 厚板研制及相关模型结构考核 开展大规格980 双球扁钢研制 开展980 钢窄间隙焊接工艺研究，以及TIG 焊丝和金属粉芯焊丝的研制 开展40 MPa 高压气瓶用钢研制 开展通海系统、排烟管系以及专用关键设备与结构材料换代研究 开展潜艇阻尼材料/功能/结构的一体化设计及应用技术研究。另外围绕水面舰船优先发展921A、907A 双球扁钢的研制 690 MPa 级易焊接钢板及配套焊接材料的研制 上层建筑用高强抗弹装甲结构的研制 大尺寸铸锻件工艺研究。同时，还应开展对低雷达反射截面、抗腐蚀、具有优异的电磁屏蔽性能的先进材料制备技术的研究。围绕气垫船设计制造，针对耐蚀铝镁合金材料性能不稳定、可靠性差的问题，开展工艺优化研究、微弧氧化等表面处理技术应用优化设计理论及使用评价方法研究 开展空气螺旋桨材料和制造技术、焊接及连接技术、铝合金抗腐蚀技术等各种关键设备的材料和制造技术的研究。②针对隐身材料，包括电磁波隐身材料、阻尼降噪材料、磁隐身材料等结构/功能一体化材料技术方面，重点开展纳米隐身涂层材料研究 宽温宽频高性能阻尼材料的研究 高性能、耐高压(6. 0 MPa)、隔声量大的阻尼隔声材料的研究 主动阻尼控制技术、阻尼材料技术的集成应用及综合评定等。应用于舰船不同部位的复合材料及结构设计技术研究 复合材料上层建筑和潜艇指挥台围壳材料/结构/功能一体化设计和评价技术 舰船桅杆、烟囱用复合材料的应用研究 新型隔热绝缘配套材料研究等。③在特种功能材料应用技术方面，优先研究长效防腐防污涂层材料技术 高性能电极材料技术 舰船非钢质船体长效无毒防污材料 飞行甲板防滑涂料工程应用技术 防腐防污技术的智能化、集成化技术以及寿命快速评估预测技术 高温超导材料应用集成技术等。/pp3.2.2 共性长期需求/pp除以上迫切需要解决的现实需求外，舰船装备发展对先进材料提出了更长期的发展需求，主要包括：/pp舰船材料腐蚀监检测与评估评价技术 腐蚀是影响装备可靠性最主要、最普遍的危害。应重点研究对关键部位、关键设备的在线监检测技术、涂层性能无损快速检测技术及相关的设备研制，并在此基础上形成评估专家系统、远程诊断系统，同时开展舰船装备材料使用评价方法、抗失效技术及评估理论研究。/pp轻质材料及材料结构/功能一体化技术 对复合材料、钛合金以及高强度铝合金材料与结构( 如波纹夹芯板)均有长期的需求，对作战能力要求高( 搭载武器电子装备多、弹药多)、续航时间长( 自载燃油、淡水量大)、航速高( 重量小) 和抗风浪等级高( 重心低、稳性好)的作战舰艇尤其如此，需要大量采用轻质材料，对降低结构重心、增加有效载荷、提高机动性有重要意义。/pp隐身材料技术 重点研究宽频、有效、可大面积应用、可操作性强的舰用雷达隐身材料 电磁屏蔽材料与技术 雷达兼容热红外等一体化舰用隐身材料 玻璃钢结构舰用隐身材料 舰用雷达伪装网 舰用多频谱伪装网 超高内耗阻尼材料、宽工作温度区间和宽频带范围高阻尼材料及结构/功能一体化高阻尼材料等。/pp先进水声换能材料及换能器制造技术 对潜艇来说，需要突破低频大功率水声换能器性能，要研制满足大潜深要求的水声换能器，要重点解决大尺寸新一代磁致伸缩水声换能器制备关键技术。/pp低成本材料制造及应用技术 舰船的特点是结构庞大、复杂，所需材料品种多、数量多、重量大，材料所占装备经费比例高。低成本钛合金、复合材料制备技术是舰艇装备发展的共性需求。另一个方面是材料的低成本应用技术。突出例子是高强度钢的焊接，要求预热焊接，工艺复杂，造成船体制造成本大幅度增加。如何在材料技术以及应用技术上创新，简化焊接工艺，对于降低成本具有重要意义。/pp舰船材料性能退化抑制技术 舰船服役寿命要求长，一般在30 a 以上，航母甚至要求达到50 a。舰船服役环境苛刻，金属材料耐腐蚀表面处理技术及复合材料、非金属材料老化抑制技术是必须面对的问题。提高金属材料与复合材料的耐腐蚀性能，提高防腐防污材料的防护期效和服役寿命，是舰船装备长期的共性需求。例如复合材料的老化、阻尼材料阻尼性能下降。/pp绿色安全材料技术 舰船装备既要执行战斗任务，还要执行和平使命，这就要求舰船防腐防污涂料是环境友好型的，包括舰船上的排放物。同时，海军官兵长期在舰船上居住生活，更要求舰船舱室内所用的材料是绿色环保、阻燃无毒的，保证官兵的健康，并在发生火灾的情况下保证官兵的安全。因此，舰船装备的发展，对绿色安全材料有共性需求。/pp新型隔热材料技术 目前，各型舰船的隔热材料、绝热材料都相对落后。需要加强新型隔热材料———聚酰亚胺泡沫的应用研究和现用隔热材料升级换代，以及隔热绝缘配套材料研究。/pp舰船材料全寿命支持数据库及信息系统 目前已经建立有“舰船用钢数据库”，应进一步扩大和加强舰船材料数据库的开发，使之涵盖舰船结构钢、舰船动力系统材料、复合材料、船用功能材料等，逐步建立起“舰船材料全寿命支持数据库及信息系统”，服务于舰船材料决策、研发、采购、建造、维护流程，有效支持舰船装备信息建设化的进程。/ppstrong4 舰船装备材料未来发展方向/strong/pp现代高新技术的发展使舰船装备的面貌产生了深刻的变化，成为其战斗力的主要标志，而先进材料又是舰船上高新技术实现的物质基础。先进材料的研发直接关系到舰船整个系统的运行、维护和安全，开发高性能的先进材料能为增强舰艇作战能力和降低服役期的成本提供有力保障。/pp当前舰船材料研究与应用的总趋势是，由以结构材料为重点转向以结构/功能一体化材料、特种功能材料等高性能材料为重点。就用量而言，传统结构材料在未来的舰船建造中仍占绝对的多数 但就发挥功能而言，高技术新材料则占有更重要的地位。整体来看，舰船装备材料未来的发展方向可以从以下几个方面进行说明[14 - 15]：/pp4.1 结构材料/pp传统结构钢材料 鉴于传统舰船用高强度结构钢的不可替代优势，研发高性能的结构钢及相关配套材料仍将是我国舰船装备材料技术的主要发展趋势之一。我国舰船装备用高强度钢未来主要向提高加工制造工艺性、高性能化、低成本、建立材料技术设计基本理论和方法等方面发展。/pp新型结构材料 对于某些特殊的结构( 如表面效应船、混合式水翼船、深潜器、大深度鱼雷等的壳体结构)，要求使用高比强度的材料，以减轻壳体的重量，提供合理的有效载荷，必须发展如钛合金、铝合金、铜合金等新型结构材料，其中钛合金是未来新型结构材料发展的主力材料。我国船用钛合金品种、规格不完善，加工和制造技术也相对落后，目前仅局限应用于声呐导流罩、舷侧阵透声窗、进排气管路、少量阀门及管路附件等专用结构的制造。研究和应用钛合金材料，将进一步提高我国舰船装备的作战性能，提高舰船的生命力和使用寿命，是我国舰船装备的重要发展趋势之一。我国钛合金材料技术未来主要向提高综合性能、低成本、可靠焊接性、复杂制造、推广应用、完善材料体系等方向发展。/pp4.2 结构/功能一体化材料/pp鉴于复合材料的巨大优势，国外海洋强国不断加强舰船复合材料研制和应用，且逐渐由非承力结构向主/次承力结构发。