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众所周知，碳纤维是一种含碳量在90％以上的的优良材料，在军事领域随处可见它的存在。不过，它却有一个致命的缺点，那就是不能长时间接触水。这样一来，它就不能被用到潜艇上面了。不过，我国科学家却研制出了超级碳纤维材料，它究竟有多厉害呢？

碳纤维，被称为“21世纪的黑色黄金”，是一种含碳量在90％以上的纤维。之所以能被誉为黄金，是因为它拥有多个优异的特性。

比如，它的拉伸强度很高，约为2到7GPa，但它的密度却不到钢的四分之一，只有每立方厘米1.5克到2克，直径也只有5微米，因此它的比强度和比模量都是现有的工程材料中最高的，毫无疑问属于“轻量化之王”。

在耐高温方面，碳纤维也居于所有化纤之首。除此之外，它还具有抗摩擦性、耐腐蚀性、良好的导电导热性等等特性。仰赖于这些优异的性能，它在军事领域得到了广泛的应用。

碳纤维最主要的应用形式是被当做树脂材料的增强体，形成碳纤维增强树脂，简称CFRP。由于它的密度很低，强度很高，因此被广泛用于飞机的机身制造。

例如，在CFRP含量仅占3％，大部分都以金属材料为主时，波音767的机身质量高达60t，当CFRP技术日渐成熟后，波音公司将CFRP的用量提高到了50％，新机身的质量整整下降了12t。

到导弹武器的应用方面，也到处都是碳纤维复合材料的身影。作为导弹最重要的结构部件之一，整流罩需要承担导弹高速飞行时的温度变化和气动载荷，会影响导弹的射程和机动。用CFRP制造弹体的整流罩，就能大大减轻整流罩的重量，减少外界因素对导弹带来的影响。

而碳纤维耐高温的特点，则被很好地用于火箭部件和导弹弹头的制造。火箭发动机喷口的温度会达到2500摄氏度到3000摄氏度，而导弹飞行的速度越快，表面的温度也就越高，这就对材料提出了很高的要求。如果是普通的金属材料，在这种高温下会瞬间熔化。

作为目前唯一一个能在大于2200摄氏度的温度下保持纤维强度的材料，碳纤维自然成为了火箭部件制造的理想选择。在经过特殊加工处理后，一些军用碳纤维甚至可以承受住3000摄氏度的温度。比如，东风41导弹的弹头外壳和导弹外壳都采用了碳纤维复合材料。

既然碳纤维的性能如此优异，为什么它不可以被用于潜艇呢？这是因为碳纤维复合材料如果长时间暴露在水中，水会让树脂失去粘合力，甚至可能让复合材料变形，导致整体的性能下降。

曾经，美国就建造过一艘碳纤维载人潜水器。美国海底勘探公司“海洋之门”为了带领游客参观“泰坦尼克”号遗骸，就运营了世界上第一艘碳纤维载人潜水器“泰坦”号。建造之初，泰坦号的设计者拉什认为，碳纤维强度高，成本低，是最好的材料。

然而，2023年6月18日，这艘潜水器在深海中爆炸，五名乘客全部遇难。而事后，专家指出，它爆炸的原因，就是因为这个纤维复合材料。在深海中，由于水压过大，水直接渗透进了纤维之间的缝隙，从而导致船体裂开。

而《泰坦尼克号》的导演卡梅隆甚至直言，他们认为碳纤维材料并不适合制作潜艇外壳，因为每一次压力循环都是对潜艇外壳的损伤，即使成功了很多次，在积累到一定程度的时候也一定会失败。

那么，碳纤维真的不可能应用到潜艇上面了吗？我国给出了不同的答案。据《南华早报》报道，我国的科学家已经研制出了超级碳纤维材料。这种材料最高可以达到海洋9000米的深度，为了确保安全，科学家将工作深度定为了6000米。

我国之所以要研发这个超级碳纤维材料，是因为目前的核潜艇面临着一个巨大的问题：无法消除龟背的结构。所谓龟背，就是由于搭载的导弹尺寸大于潜艇直径，导弹存在突出部分。为了减少这一部分对流体的影响，潜艇只能做出一个延伸部分。

如果想要将导弹放入核潜艇内部，那只有两个办法，一是拉长核潜艇的直径，一是缩短导弹的长度。

比如，目前唯一一个没有龟背的战略核潜艇是俄罗斯的台风级战略核潜艇，它就是采取增大潜艇直径的办法来容纳导弹。但这样一来，核潜艇的吨位就过大，对核动力系统和耐压壳体技术的要求就太高了。

龟背的存在，显然会影响核潜艇的静音航速。增加了噪音，核潜艇的安全性也随之下降。但如果能将碳纤维材料运用到核潜艇上，利用碳纤维高强度、低密度等特性，潜艇就可以在不增加重量和体积的情况下，携带更多武器，减小甚至是消除龟背的存在，提高核潜艇的性能。

在学术期刊《纤维复合材料》中，我国科学家也指出，用新研发出来的超级碳纤维材料制成的碳纤维压力舱，厚度仅为3厘米，但却能承受77兆帕的水压，甚至还能突破到90兆帕。和美国那个失败的泰坦号相比，厚度是它们的四分之一，但能承受的压力却是它们的两倍。

而专家指出，为了解决水泄露的问题，他们在碳纤维压力舱外部涂上了一层只有1毫米厚度的防水层，在防水的同时不会影响整体潜艇的性能。

如果这些透露的内容属实，那说明我们已经迈开了碳纤维核潜艇的第一步。虽然只是完成了碳纤维压力舱的制作，但这已经是一个相当大的突破了。按照这个节奏进行下去，我们相信，在不久的将来，我们很快就能看到属于我国的碳纤维核潜艇。

参考资料：

《碳纤维复合材料的十六个主要应用领域》周宏

《泰坦尼克号残骸观光潜水器深海失联，乘员还有生机吗？》光明网

《世界周刊丨泰坦“魔咒”》台海网