[关键词]功能材料、舰船工程、研究进展
所谓“功能材料”，即为部分拥有良好磁学、电学、光学、声学、力学、化学、生物医药等功效，可以实现多种物理、化学、生物效应及功能之间的互相转化，大多被用于研制各类高科技领域功能元件的高新技术材料。由于功能材料拥有着特别多的类型，并且用途十分宽广，因此具有非常广阔的市场前景以及至关重要的战略意义。现阶段，各功能材料在舰船工程领域里面的运用基本包括如下四个方面：机械部件及轴承研制；各类电器及航海器械零部件的研制；海水泵、淡水泵和另外一些有关元件的研制；具备降阻、降噪、雷达隐身、防腐等特殊性功效的舰船用涂料。
舰船高新技术的发展基本集中于新武器的研制、舰船隐身化、新动力系统的应用及新船型的研发等诸多方面。当前，舰船高新技术的发展对其材质提出了大量新要求，此为舰船用功能材料发展的巨大推动力，功能材料又是舰船高新技术实现的物质保障。
一、主要功能材料在舰船工程领域中的运用
现如今，上文提及的高分子阻尼材质、高分子树脂复合材质和高分子隐身材质三类功能材料是舰船工程领域里发展速度最快、运用范围最广的。下面我们对以上功能材料进行具体的剖析。
（一）高分子阻尼材料
阻尼材料作为一类可以吸收振动机械能同时将其转化成热能而耗散的功能材料，其借助自身变形过程中将动能转化为热能的原理，来削弱结构的共振振幅，并提升疲劳寿命、降低结构噪音。从本质上讲，阻尼材料属于粘弹性材质的一种，同时兼备了部分粘性液体在特定流动状态下耗能的特征以及弹性固体材质存储能量的特点。高分子聚合物因为自身的特别结构，其在玻璃化转变范围内，具备极强的阻尼减震特性。在玻璃化转变区域当中，高分子链段是因为完全冻结状态朝自由运动状态转变的过程，在外力的作用之下，软硬断链出现摩擦，进而把部分机械能转变成热能耗散掉，所以具备良好的阻尼特性。
现阶段，伴随着科学技术的迅速发展，对于阻尼材质的需求也随之不断提高，研发性能优良的高性能阻尼材质已经演变为科研人员的研究热点。近年来，尽管中国对此材料的研究已经获得了不小的进步，然而同西方发达国家相比之下依旧存在很大的差距。举例说明，美国从上世纪50年代便已经开始研发约束阻尼结构，同时运用到了潜艇外壳及主机基座上面。相比之下，我国从上世纪70年代左右才首次对阻尼减振降噪材质进行研究。目前，像北京材料工艺研究所研发的ZN-10以及SZN-11等阻尼材料，可以和钢板结构模量进行不错的匹配，同时拥有良好的降噪性和抗水性；又比如，洛阳船舶材料研究所研发的主要由高聚物、无机填料等共同构成的SA-3高阻尼粘弹性材质，因其具备极强的阻燃、耐介质等属性，已成功运用到了潜艇的噪声处理工作当中。
不仅是军事领域中的运用，对于高速船舶而言，阻尼材料同样是减振的最有效选择之一。其主要原理为：在主机座和机舱前壁、船底板架等铺设阻尼涂层，这样做的目的是在削弱振动效应的同时，消耗激励能量、减少结构声的传递。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆除此之外，这项材质也能够被用作水翼船的降噪、潜艇螺旋桨的制造等，拥有十分广阔的市场前景。
（二）高分子隐身材料
此材料作为隐身科技的关键部分，其优良的隐身性能正得到全球的高度关注，尽管此类材质的运用仅仅停留在初期阶段，但伴随“分子沉积法”、“模块合成”等制备导电聚合物微管及纳米管的方法陆续涌现，再加上电子计算机模拟分子技术等的逐渐成型，高分子隐身材料必然会在舰船工程领域中获得更加广泛的运用。现如今，各个国家的海军现役以及在建的潜艇当中，大部分都已经敷设有消声瓦。消声瓦可以减少对方主动声纳的探测距离同时可减少本潜艇中的机械噪声。举例说明，像英国海军现今选用的聚氨酯材料、法国海军选用的聚硫橡胶、美国海军中所使用的玻璃纤维双层薄板等等，均是对消声瓦的合理利用，同时也必然是未来发展的一种基本趋势。消声瓦的使用除了拥有多样化特点外，专用性也逐渐成为了一种趋势。总而言之，消声瓦技术已经不再是一项独立的领域，而是舰船隐身及减振降噪技术、水动力噪声治理和防污等一系列技术工程综合应用的领域。
（三）高分子树脂复合材料
当今，舰船用高分子复合材质基本上均是纤维树脂复合材料，像玻璃纤维树脂复合材料、碳纤维树脂复合材料、劳纶树脂复合材料等等。应用于舰船工程领域中的高分子复合材料越来越多，例如船体研发中选用的复合板，船体内饰中会使用到的玻璃纤维和木质复合材料等等。除此之外，大量的舰船用复合材料被运用于海港设施、渡头、桩柱及海上工厂等海岸线设施的制造过程当中。树脂复合材料除了具备良好的力学性能外，也同时具备抗腐蚀性、吸收电磁波的特性。为了获得减轻整体质量、提供更多有效载荷的根本目的，先进树脂复合材质、新金属结构材质、结构陶瓷材质等一系列创新型材料被越来越多的运用到了舰船工程领域中。和原有的结构材料进行比较，我们可以发现这些新型复合材料拥有更佳的力学性能，其比模量是普通钢材的2~3倍；强度则是普通钢材的4~6倍。此外，这部分新型复合材料还具有极强的振动阻尼、吸收电磁波、抗腐蚀等属性。举个例子，比如美国“洛杉矶”级核潜艇是当今全球最大的先进树脂复合材料制品，“佩里”号驱逐舰上面首次应用了芳纶纤维增强塑料制作装甲。
二、功能材料在舰船工程领域中的应用展望
中国对功能材料的研究时间较短、起步较晚，尤其是舰船军用新型材质的发展速度缓慢，要想更快更好地迎合当代高新技术的需求，我们就必须更加重视对高分子新材料的研发工作，同时充分借助材料科技的众多新成就，把有限的精力与财力集中放置于新材料的研究方面。如此一来，高分子材料在舰船阻尼材料、涂料、消声材料等方面的应用必然会获得更大的成就。高强度、低污染、结构智能一体化等是今后高分子阻尼材料的演进趋势。阻尼材料融合了材料力学、声学、材料加工等众多学科和领域，需要我们进行更加深入的定量研究。至于涂料方面，隐身、防腐、防污的多功能涂料是未来的基本趋势，现阶段对新型海洋防污涂料技术的研发工作刻不容缓。最后，在消声高分子材料方面，不久之后的探究重点将会是减振复合材料、声子晶体、声斗篷、压磁阻尼吸声材料等等。另外，由于隐身需求的不断提升，今后舰船在研制及选材的过程中不妨选用更多的复合材料替代仅具有单一功能的材料。
结束语
综上所述，本文主要对高分子阻尼材料、高分子树脂复合材料以及高分子隐身材料这三种在舰船工程领域中应用最广的功能材料进行了研究和论述，与此同时，还对这些功能材料未来的应用前景作出了展望。
参考文献
[1]刘演龙.功能材料在舰船工程领域中的研究进展[J].装备制造技术,2014.
[2]徐杰.舰船隐身技术[J].舰船电子工程,2016.
[3]王晓霞.热固性树脂基复合材料的固化变形数值模拟[D].山东大学,2015.
论文作者:杨镒谦
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第21期
论文发表时间:2019/12/12
标签：舰船论文; 材料论文; 阻尼论文; 高分子论文; 复合材料论文; 材质论文; 领域论文; 《工程管理前沿》2019年第21期论文;