12月17日，我國第一艘國產(chǎn)航空母艦“山東號”在海南三亞某軍港交付海軍。我國實現(xiàn)獨立自主建造航母，是強大綜合國力、科技工業(yè)實力的體現(xiàn)，背后則是廣大參研參試人員的不懈奮斗。這其中，少不了化工人的智慧與汗水，更少不了化工材料的保駕護航。

防滑涂料成就“海上移動的陸地”

行駛在海上大風(fēng)大浪中的航母，如何確保承載的艦載飛機、車輛、設(shè)備穩(wěn)定，人員如履平地是研發(fā)人員考慮的關(guān)鍵課題之一。飛行甲板表面、飛機升降機、機庫甲板、露天通道以及露天甲板等，不同的部位需要敷設(shè)不同的防滑涂層，滿足特定的環(huán)境需要。

航母防滑漆的開發(fā)利用已有多年歷史。最早的艦船用防滑油漆，一般采用摩擦型防滑涂層。這種涂層采用金剛砂、爐渣、氧化鋁等粗質(zhì)集料來增大甲板上的摩擦力。1985年，美國研制了一種膠含量僅7%的酚醛混合聚合物防滑漆，加入了填料和防打滑顆粒，其柔韌性和耐磨性極高，涂于航空母艦甲板表層能經(jīng)受數(shù)千架次飛機高速著艦時的巨大沖擊及摩擦。另外，日本曾使用一種高填充橡膠粉作硬性環(huán)氧樹脂的防滑填充劑，以減小防打滑漆的擦傷性；德國曾用乙烯共聚物制作空心球作防滑劑，以增強防打滑漆的附著性。

20世紀(jì)80年代，我國開始研究改性環(huán)氧甲板表層漆，由于這種防滑漆的基料本身性質(zhì)限制，經(jīng)不起日曬雨淋，存在易碎裂、易脫落、耐沖擊性差等弊端。20世紀(jì)90年代，我國開始研究改性或高性能聚氨酯甲板表層漆。這種防滑漆具有極好的彈性和韌性，優(yōu)良的耐介質(zhì)、耐大氣老化和耐磨性，防打滑性好，摩擦系數(shù)大，涂層與底材以及涂層之間的附著力好，能適應(yīng)重載沖擊和環(huán)境溫差引起的熱脹冷縮。

另外，在航母的艦載機著艦區(qū)上，經(jīng)常有阻攔索來回擺動，且阻攔索在被艦載機勾住后松開復(fù)位的過程中，全程都要和甲板上的防滑涂層作較長時間的摩擦。如果著艦區(qū)的防滑涂層集料太硬，時間長了會影響阻攔索的壽命以及安全使用。因此，這塊區(qū)域防滑涂層要用質(zhì)地相對軟一些的標(biāo)準(zhǔn)鋁合金做集料，從而防止阻攔索受到過多的磨損。
 

防腐涂料修煉“金剛不壞之身”

一年之前，正處于建造中的“山東號”航母照片在網(wǎng)絡(luò)上流傳，艦身特別是水線附近位置的銹跡，引發(fā)了網(wǎng)友的關(guān)注——“航母也會生銹？”

事實上，海洋是地球上最大、最嚴(yán)酷的腐蝕環(huán)境。海上溫差大、高濕、高鹽霧等氣候條件大大加速了材料老化、腐蝕的進程，海水、泥沙、油氣、海洋生物等也都是形形色色的腐蝕介質(zhì)。作為常年在海中行駛的航母，身處這樣高腐蝕性的環(huán)境中，無論是不銹鋼、鋁合金還是銅都得生銹，特別是位于水線的部分，生銹情況更為嚴(yán)重。目前，無論是我國的“遼寧號”“山東號”航母，還是美國的核動力航母，都無法完全避免艦體生銹的問題，特別是接觸到海水的部分。

解決這個問題，除了艦體采用特殊金屬材料提高防腐性能外，表面的防腐涂層也起到重要的防護作用。這種表面防護技術(shù)可以有效防止或延緩艦體腐蝕，目前已推廣應(yīng)用或處于研究階段的防腐材料及技術(shù)包括高速電弧噴涂防腐技術(shù)、納米電刷鍍防腐技術(shù)、等離子噴涂防腐技術(shù)、非晶態(tài)合金化學(xué)鍍層防腐技術(shù)、納米固體薄膜減摩防腐技術(shù)、納米防腐涂料及涂裝技術(shù)等。

今年剛剛獲得國家科學(xué)技術(shù)發(fā)明二等獎提名的“高性能海洋涂層材料設(shè)計制備新技術(shù)及其應(yīng)用”項目，通過樹脂的分子設(shè)計合成，形成一系列高性能涂層材料及其制備新技術(shù)。其中，中涂與面涂合二為一的長效防腐涂層材料及其制備新技術(shù)，通過設(shè)計硅氧烷與環(huán)氧樹脂改進，進一步通過水解——縮聚進行交聯(lián)固化反應(yīng)生成有機=無機雜化樹脂涂層，可將中涂與面涂合二為一，不僅大大縮短了施工周期，而且避免了傳統(tǒng)防腐材料中涂層-涂層之間相互作用弱而導(dǎo)致防腐性能差的問題，研制出系列長效防腐涂層材料，大大提高了體系的防腐性能。該項目成功地應(yīng)用在包括“遼寧號”、“山東號”航空母艦在內(nèi)的各種艦船、海洋設(shè)施、飛機、氣象儀器等。

耐高溫涂料打造戰(zhàn)機“堅強后盾”

在航母上，當(dāng)艦載機起飛時，無論是彈射起飛還是滑躍起飛，在艦載機的尾部都會立起一塊傾斜的長方形甲板，這就是“偏流板”或“燃氣導(dǎo)流板”，也可以叫做擋焰板。

別看偏流板的身材不大，作用可不小。它由耐高溫材料和冷卻系統(tǒng)構(gòu)成，其內(nèi)部還是空心的，要敷設(shè)水冷管道來及時降溫，布置在戰(zhàn)斗機起飛的后方。當(dāng)艦載機起飛時，發(fā)動機會噴射出強大的尾噴氣流，要是達到加力狀態(tài)，更是會噴出長長的火焰，往往會達到千度級熱流。偏流板要經(jīng)受得住烈焰的考驗，保護航母的甲板、儀器與人員的安全。同時，航母上一批批戰(zhàn)機頻繁起飛，偏流板要長期、反復(fù)使用，偏流板要有“耐力”，其防護涂層的材料與工藝，是現(xiàn)代航母的核心技術(shù)之一。

有消息稱，“遼寧號”航母的甲板上就噴涂了耐高溫的碳化硅（SiC）涂層。SiC俗稱金剛砂，又稱碳硅石，是一種典型的共價鍵的化合物，自然界幾乎不存在。1890年Eword和G.Acheso在碳中加硅作為催化劑想合成金剛石時，制備了SiC。碳化硅有α-SiC和β-SiC兩種，通常α-SiC為六方或菱面體，而β-SiC為立方體。α-SiC為高溫型，β-SiC為低溫型，在2100℃以上時β-SiC會轉(zhuǎn)變?yōu)棣?SiC。SiC氧化后可以在表面形成一層SiO2薄膜，其在高溫1500~1600℃以下時抗氧化性能好。此外SiC還具有其他優(yōu)異的物理化學(xué)性能，如高熔點、高硬度、耐腐蝕等。因此，在航空航天、兵器裝備等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。但SiC本身不能作為結(jié)構(gòu)材料使用，通常采用制備涂層的方法，以利用其耐磨性以及抗燒蝕性。

近年來，在高新技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展起來的超細碳化硅粉體制備的方法，主要分為固相法、液相法和氣相法三種。固相法原料便宜、質(zhì)量穩(wěn)定、易實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，主要分為碳熱還原法、Si與C直接反應(yīng)法（包括高溫自蔓延合成法和機械合金化法）；液相法可制得高純度的納米級微粉，主要分為溶膠—凝膠法、聚合物熱分解法和溶劑熱法；氣相法所得粉末純度高，顆粒團聚少，組分易于控制，但成本高、產(chǎn)量低，不易實現(xiàn)大批量生產(chǎn)，主要分為氣相反應(yīng)沉積法（CVD）、等離子體法、激光誘導(dǎo)氣相法等。

我國科研團隊為研發(fā)新的航母偏流板涂層材料，開展了數(shù)不清的試驗，最終用了不到3年的時間，優(yōu)選出最適應(yīng)防護、維修需求的材料。由于采用了高質(zhì)高效的自動化熱噴涂工藝，只需1人即可迅速完成損耗區(qū)的維修，能保證遠征大洋的航母不為偏流板維修問題所困擾。目前，我國在取得第一代航母偏流板多功能防護涂層的研發(fā)、生產(chǎn)經(jīng)驗基礎(chǔ)上，研發(fā)出第二代涂層材料，其防滑、防腐、耐熱、抗沖擊等性能更強。


來源：中國化工報