大国脊梁，材料先行！从九三阅兵看塑料在军工领域的应用

9月3日上午，纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利80周年大会在北京天安门广场隆重举行，激动人心的阅兵仪式不仅展示了国威军威，更彰显出我国军工科技与材料创新的巨大进步。

 

 

值得一提的是，本次阅兵是全面推进中国式现代化进入新征程的首次阅兵，也是我军力量结构新布局的集中亮相。在军工领域中，从步枪、子弹，到战机、潜艇，背后都离不开一类“隐形功臣”——塑料与高分子材料。

 

步枪与子弹：塑料也能“扛大旗”

 

徒步方队手持的191式步枪，被称为“枪界变形金刚”。它重量仅约6斤，相当于6瓶矿泉水的重量，轻便灵活，却丝毫不影响其高精度与高可靠性。这得益于其塑料护木设计——外层隔热、内层金属，既防烫又结实。

 

 

就连子弹也在“塑化革命”中迈出一大步。我国新研制的塑料弹壳子弹比传统金属子弹轻40%，采用“复合材料+”理念：弹头为高密度塑料混合钨粉，弹壳则采用特种尼龙。此方案包含27项专利，真正做到轻量化与高性能并存。

 

 

不过，塑料弹壳子弹并不是新鲜概念，早在20世纪60年代，美国就曾研发过塑料弹壳子弹，目的是减轻士兵负重、降低成本。塑料弹壳子弹也面临耐高温、降解难等挑战，目前更多用于训练弹、水下子弹等特殊场景，仅占全球子弹市场的5%左右。

 

此外，塑料弹带常用的材料有聚乙烯PE、聚苯硫醚PPS、聚碳酸酯PC、聚甲醛POM、聚醚砜PSU、聚四氟乙烯PTFE、尼龙PA等，这些材料拥有优异的延展性和抗挠曲性，受热后能够发生明显的塑性流动，可以完美地嵌入膛线并密封弹丸，使之与炮管紧密结合，从而减少对炮管的磨损。

 

三大高性能纤维材料及军用复合材料

 

1、碳纤维

碳纤维具有低密度、高强度、高模量、耐高温、耐严寒、耐摩擦、耐腐蚀、导电、抗冲击、电磁屏蔽效果好等一系列优越性能，是极其重要的军事战略材料。

 

尤其是碳纤维增强树脂基复合材料，具有高比强度、高模量、耐高温、透波吸波等优点，广泛应用于航天飞机、导弹、战机等主承力结构，是实现装备轻量化、功能化的关键。

 

例如，C/EP、C/PEEK等复合材料，不仅用于机械臂、压力容器，还在隐身结构材料中扮演重要角色。某型第四代战斗机通过CFRP的拓扑优化与仿生结构设计，在减重30%的同时，将隐身性能指标提升至雷达波吸收率99.9%以上，实现隐身能力与机动性的双重突破。

 

当然，碳纤维也被用于制作防弹衣和头盔等防护装备。

 

 2、芳纶纤维

芳纶纤维具有优异的阻燃耐高温和高强高模特性，一直是国防军工领域的关键基础材料，主要用于军警作战服、蜂窝结构材料、防弹衣、防弹装甲等。在武器系统中，芳纶甚至还可以用于制造枪炮的炮管内衬，以及导弹外壳的内部结构，以提高导弹的结构强度和耐久性。

 

3、超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维

超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维，又称高强高模聚乙烯纤维，是继碳纤维、芳纶纤维之后的第三代高性能纤维，也是目前世界上比强度和比模量最高的纤维，被广泛应用于军事装备、海洋产业、安全防护、体育器械等领域。由其制成的防弹衣和头盔，能有效抵御破片和子弹，同时极大减轻士兵负担。

 

据悉，目前国内约有20家UHMWPE纤维生产企业，总产能已超过国外总和，国内企业91%的产能为湿法工艺，且较多头部企业同时配套生产下游的防弹制品、包覆纱等，整体上看，我国UHMWPE维质量水平已居世界前列。其中九州星际拥有UHMWPE纤维产能3万吨，位居全球第一，国内占比48%，其次为同益中、千禧龙纤、南山智尚、仪征化纤、长青藤、恒辉安防等，产能合计占比35.79%，行业集中度较高。

 

 

潜艇的“隐形衣”：消声瓦

 

隐蔽性是潜艇的生命线，而消声瓦就是帮助潜艇“隐身”的关键技术。最早由德国在二战末期发明，如今其主要成分是聚氨脂、聚硫橡胶、丁基橡胶等多种水下吸声高分子材料。

 

 

这些材料通过内部结构设计，能有效吸收声波，降低噪声反射，提升潜艇的隐蔽性和生存能力。

 

雷达吸波材料（RAM）

 

现代战机、舰艇都追求“低可探测性”，雷达吸波材料（RAM）正是幕后英雄。

 

RAM是由基体材料和填充物组成的复合材料。基体通常选择的是介电常数损耗分量较低的材料，这类材料相对介电常数通常较小而磁导率可忽略不计。电磁波穿过基体材料时损耗很小，这正是选择基体材料时需要考虑的物理特性。典型的基体材料一般是不导电的聚合物，包括塑料、玻璃、树脂、聚氨酯和橡胶等。陶瓷具有较高的磁导率和较强的耐热性，而泡沫和蜂窝结构由于包含有大量空气，介电常数（即电能储存能力）特别低。

 

通过结构设计与材料复合，RAM使得装备在雷达屏幕上“消失”，成为现代隐身技术中不可或缺的一环。

 

未来趋势：更轻、更强、更智能

 

除此外，随着光学塑料成型技术的不断发展，光学塑料透镜在各类光学系统中得到了广泛应用，不仅适合用于激光制导武器光学系统，也适合作为保护人眼不受损伤的多功能防激光特种光学屏障。

 

与此同时，材料科技的融合创新更为关键：石墨烯基导热材料与超材料的耦合应用，催生出具备动态隐身功能的智能蒙皮；纳米陶瓷复合装甲通过梯度结构设计，在保持防护性能的前提下，将厚度缩减至传统材料的三分之一；而3D打印技术与金属基复合材料的结合，则开创了"材料-结构-功能"一体化制造新范式，某型舰载机起落架通过该技术实现减重42%的突破。

 

当然，受篇幅所限，小编无法分享所有塑料高分子材料在军工领域中的应用。

 

总结来说，未来，军工领域的高分子材料将继续向更轻、更强、更智能的方向发展：

 

• 结构功能一体化：材料不仅能承受载荷，还能具备隐身、透波、耐高温、自愈合等功能。

• 智能化：开发能感知环境变化（如压力、温度、损伤）并作出响应的智能高分子材料。

• 先进复合材料：通过纳米技术、复合工艺进一步提升传统高分子材料的性能极限。