Navy'S Secret Rakentaa Stealth Ship (Op-Ed)

{h1}

Komposiitit eivät ole pelkästään hiilikuituja; syntaktiset vaahdot ovat seuraavan sukupolven materiaalia, joka antaa lujuutta, kevyttä painoa - ja jos sitä käytetään oikein - varkain.

Nikhil Gupta on apulaisprofessori ja Steven Zeltmann on opiskelija-tutkija New Yorkin teknillisen korkeakoulun mekaniikan ja ilmailutekniikan osaston komposiittimateriaalien ja mekaniikan laboratoriossa. Gupta ja Zeltmann antoivat tämän artikkelin WordsSideKick.comin Expert Voices: Op-Ed & Insightsille.

Tyypillinen syntaktinen vaahto, joka koostuu lasista, onttoja partikkeleita, jotka on täytetty vinyyliesterihartsilla, pyyhkäisyelektronimikroskoopilla. Hiukkaset ovat läpimitaltaan keskimäärin 40 mikronia (0,04 mm).

Tyypillinen syntaktinen vaahto, joka koostuu lasista, onttoja partikkeleita, jotka on täytetty vinyyliesterihartsilla, pyyhkäisyelektronimikroskoopilla. Hiukkaset ovat läpimitaltaan keskimäärin 40 mikronia (0,04 mm).

Luottamus: Nikhil Gupta, NYU

USS Zumwalt, Yhdysvaltain laivaston uusin ja suurin hävittäjä, on erinomainen vastakohta vanhojen rautateiden aluksiin. Harmaata kulmakanorakennusta voi tuoda esiin sisällissodan aikakauden taistelulajeja, mutta kansirakennuksen teknologia ja sen sisältämä tekniikka ovat vain vanhanaikaisia.

Zumwalt tai DDG-1000 on ensimmäinen kolmesta Zumwalt-luokan aluksesta. Tämä hanke on Yhdysvaltojen laivaston valtava sitoumus ja se edustaa talousarvionsa suurinta yksittäistä rivikohtaa. Mutta ohjelmassa kehitetyt uudet teknologiat tekevät Zumwalt-luokan vuotta eteenpäin minkä tahansa muun nykyisen sotalaivan edessä - yksi syvällinen esimerkki on kansirakennemateriaali.

Zumwalt käyttää runsaasti komposiittimateriaaleja kansirakenteessa - paitsi tehdä rakenteen kevyemmäksi, mutta myös hallita aluksen tutkaprofiilia ja saavuttaa korkean stealth-arvon.

Yksi kansirakennuksessa käytetyistä tärkeimmistä ja edistyksellisimmistä komposiiteista on syntaktinen vaahto, joka sisältää onttoja hiukkasia, jotka ympäröivät ilmaa polymeeriin. Ontot hiukkaset ovat mikroskooppisia, joskus pieniä kuin 10 mikronia (noin kymmenesosa ihmisen hiusten paksuudesta), ja ne on tehty jäykistä materiaaleista, kuten lasista. Zumwaltin kansirakennuksen ontto, hiukkasilla täytetty polymeerikomposiitti toimii kuin kevyt sienellä, mutta se ei absorboi vettä, koska huokoset suljetaan lasipartikkeleiden sisään. Hiukkasten lasikuori myös vahvistaa aukkoja ja luo materiaalin, joka on kevyt mutta vahva.

Näyte pienistä lasikupluista, joita käytetään yleisesti syntaktisten vaahtojen valmistuksessa. Kuva otettiin pyyhkäisyelektronimikroskoopilla.

Näyte pienistä lasikupluista, joita käytetään yleisesti syntaktisten vaahtojen valmistuksessa. Kuva otettiin pyyhkäisyelektronimikroskoopilla.

Luottamus: Nikhil Gupta, NYU

Syntaktiset vaahdot ovat jo nähty laajalti käytössä siviili- ja kaupallisissa syvänmeren ajoneuvoissa, mukaan lukien kauko-ohjattu vedenotto, jota käytetään tällä hetkellä etsimällä MH370: tä tai Challenger-veneitä, joita James Cameron käyttää yksin sukelluksessa meren syvimmälle osalle. Tämä johtuu siitä, että syntaktiset vaahdot poistuvat kahdesta perinteisten polymeerivaahtojen suurimmista haitoista: matala jäykkyys ja suuri veden absorptio. [Vahvuuden löytäminen Oceanin kauimpien syvyyden saavuttamiseksi]

Mutta Zumwaltissa syntaktisen vaahdon valinta ei perustunut vain sen kevyeen painoon ja alhaiseen veden imeytymiseen. Alus käyttää yhtä muuta syntaattisen vaahdon ainutlaatuista ominaisuutta: sen räätälöityjä radiolähetysominaisuuksia. Zumwalt käyttää yli 3500 kuutiometriä syntaktista vaahtoa pienen kalastusveneen tutkaprofiilin saavuttamiseksi huolimatta siitä, että se on laivaston laivaston suurin hävittäjä. Useimmissa kansirakennuksessa käytettävät syntaktiset vaahdot on suunniteltu absorboimaan ja heikentämään tutka-signaaleja sen sijaan, että heijastaisivat heitä, mikä hämmentää vihollisen seurantajärjestelmiä.

Kolmiulotteinen malli syntaktisen vaahtosekoitteen yhdistelmästä. Hiukkasia sitova polymeerihartsi on läpinäkyvä tässä mallissa havainnollistamaan, kuinka hiukkaset ovat hajonneita. Onkaloilla hiukkasilla on hyvin ohuita seiniä verrattuna hiukkasten halkaisijoihin.

Kolmiulotteinen malli syntaktisen vaahtosekoitteen yhdistelmästä. Hiukkasia sitova polymeerihartsi on läpinäkyvä tässä mallissa havainnollistamaan, kuinka hiukkaset ovat hajonneita. Onkaloilla hiukkasilla on hyvin ohuita seiniä verrattuna hiukkasten halkaisijoihin.

Luottamus: Nikhil Gupta, NYU

On helppo huomata, että kaikki laivaston laivojen yhteinen monimutkainen tutka- ja antennirakenne puuttuu Zumwaltista. Antennit on suljettu aluksen "näkymättömäksi" syntaktinen vaahtomuovikoteloon. Vaahto on suunniteltu lähettämään signaalit aluksen omilta tutka-järjestelmiltä, ​​mutta sen sijaan, että sillä olisi monimutkainen muoto aluksen ulkopinnalle - joka on helposti havaittavissa tutkan avulla - puhtaat laatat peittävät antennin profiilin viholliselta tutka.

Syntaattisten vaahtojen ja muiden kehittyneiden funktionaalisten materiaalien tutkimus on välttämätöntä, jotta Yhdysvaltojen laivasto pysyy kilpailun edetessä. Laboratoriomme toimii läheisessä yhteistyössä laivaston kanssa kehittääkseen uusia materiaaleja ja saada paremmin ymmärtämään, miten nykyiset materiaalit toimivat mikroskooppisella tasolla. Tutustumme myös siihen, miten nanomittakaavan täyteaineet, kuten synteettisten vaahtojen hiilikuidut, saattavat parantaa materiaalien vahvuutta ja sähkömagneettisia säteilyn häiriösignaaleja - mahdollisesti uuden sukupolven kehittyneiden alusten käyttöön.

Seuraa kaikkia asiantuntijaryhmiä koskevia kysymyksiä ja keskusteluja - ja ota osa keskustelua Facebook, Viserrysja Google +. Näkemykset ovat tekijän näkemyksiä, eivät välttämättä vastaa julkaisijan näkemyksiä. Tämä artikkelin versio julkaistiin alun perin WordsSideKick.com -sivustolla.


Video Täydentää: Rome: The Punic Wars - The First Punic War - Extra History - #1.




FI.WordsSideKick.com
Kaikki Oikeudet Pidätetään!
Jäljentämistä Materiaalien Sallittu Vain Prostanovkoy Aktiivinen Linkki Sivustoon FI.WordsSideKick.com

© 2005–2019 FI.WordsSideKick.com