کاربرد مواد پلاستیکی در صنایع دفاعی

کاربرد مواد پلاستیکی در صنایع دفاعی و هوافضا

پلاستیک‌ها به دلیل دارا بودن ویژگی‌های منحصر‌به‌فرد ازجمله انعطاف‌پذیری و قابلیت تحمل شرایط سخت به یکی از مواد پرکاربرد در صنایع نظامی و هوافضا تبدیل شده‌اند. درمقایسه با مواد سنتی، پلیمرها پتانسیل کاربرد بیشتری از خود نشان می‌دهند. صنعت خودروسازی در دستیابی به خودروهای سبک طی چند سال گذشته موفقیت بزرگی داشته است، به طوری که رویکرد تولید محصولات سبک در بسیاری از صنایع ازجمله دفاعی و هوافضا نیز رخ می‌دهد. پلاستیک‌های مهندسی بازیگر کلیدی در چالش محصولات سبک وزن هستند. درمقایسه با پلاستیک‌های چندمنظوره، آنها دارای خواص مکانیکی مطلوب، مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر حرارت، مقاومت در برابر خستگی وغیره هستند که یک کلاس مواد روبه رشد سریع در صنعت پلاستیک را به نمایش می‌گذارند.

به عنوان مثال، پنل‌های بدنه پلاستیکی تقویت شده با فیبر کربن می‌تواند مقاومت بالاتری را برای بدنه هواپیما فراهم کند؛ مواجهه با جریان هوا در ارتفاع بالا ممکن است باعث آسیب ضربه به بدنه شود و استفاده از این پنل‌ها مقاومت بدنه را بیشتر کرده و وزن کل هواپیما را کاهش می‌دهد. علاوه براین، مصرف انرژی درطول پرواز را نیز به حداقل می‌رساند. دم هواپیمای ساخته شده با کامپوزیت تقویت شده با گرافن خواص مکانیکی و مقاومت بدنه در برابر حرارت را به طور قابل توجهی بهبود داده و سرعت شکست دم را نیز کاهش می‌دهد؛ این کار عملکرد ایمنی هواپیما را بهبود می‌بخشد. تولیدکنندگان تسلیحات نظامی در سال‌های اخیر پیشرفت قابل توجهی در تبدیل تجهیزات نظامی از فلز به پلاستیک داشته‌اند. آمارها نشان می‌دهد که پلاستیک‌ها می‌توانند بار تجهیزات را تا 50 درصد کاهش داده و درعین حال، نیروها را در میدان نبرد چابک و ایمن نگه دارند.

با پیشرفت علم و فناوری، استتار نیروها به طور فزاینده‌ای ضرورت پیدا کرده است اما ماشین آلات فلزی سنتی پژواک الکترومغناطیسی و مادون قرمز قابل توجهی از خود به جا می‌گذارند؛ بنابراین دیگر پاسخگوی نیازهای جنگ مدرن نیستند. برای مقابله با این تهدید، تسلیحات مدرن شروع به استفاده از مواد رزین در مقیاس بزرگ باهدف افزایش استتار کرده‌اند. این پوشش ساخته شده از کامپوزیت‌های پلیمری می‌تواند ارتعاشات نمایش موقعیت را در هواپیماها و کشتی‌های نظامی پایین آورد. برای مثال، هلیکوپترهای نظامی به تیغه‌های کف و بدنه فیبر کربن مجهز هستند که می‌توانند به طور موثری تشخیص رادار را مسدود کنند.

درعین حال، مزایای تجهیزات نظامی تزریقی ازنظر تولید و حمل و نقل، باعث صرفه جویی قابل توجهی در زمان تولید و کاهش هزینه‌های ساخت می‌شود. قطعات تولید شده با قالب گیری دقیق را می‌توان به طور ویژه با مشخصات نظامی دقیق طراحی و تولید کرد. استفاده از تجهیزات تاکتیکی پلاستیکی در ارتش به دلیل دوام، وزن سبک، مقاومت در شرایط مختلف آب و هوایی و نارسانایی مواد رایج است. اگرچه فولاد برای مدت طولانی ماده ایده آل برای کاربرد نظامی بود اما پلاستیک‌ها انقلابی در این زمینه به پا کردند. تجهیزات نظامی ساخته شده از فلز اغلب نیاز به تعمیر و نگهداری دارند و این تعمیرات هزینه‌های نظامی را افزایش می‌دهد اما اگر از مواد پلاستیکی استفاده شود، نه تنها به تعمیرات کمتری نیاز است بلکه هزینه‌ها نیز کاهش می‌یابد.

استفاده از پلاستیک پیشرفته در صنعت دفاعی و هوافضا

پلی اتركتون (PEEK) و پلی آمید (PAI) دو مورد از متداول ترین پلاستیک‌های فوق مهندسی در صنعت هوافضا هستند.

PEEK یک پلیمر ترموپلاستیک است که به دلیل اشتعال پذیری کم، مقاومت خزشی و توانایی مقاومت در برابر فشار و دمای بالای آب بیش از 400 درجه فارنهایت معمولا در ساخت چرخ دنده‌های پمپ استفاده می‌شود.

PAI به دلیل مقاومت خزشی، انبساط حرارتی کم و این واقعیت که یکی از بهترین ترموپلاستیک‌های قابل پردازش مذاب موجود است، اغلب جایگزین فلز است و به علاوه می‌تواند تا دمای 500 درجه فارنهایت را تحمل کند. ورق PAI نوع جدیدی از پلاستیک مهندسی ترموست مقاوم در برابر دمای بالا است که می‌تواند خواص فیزیکی و مکانیکی بالایی را در محدوده -270-400 درجه سانتیگراد حفظ کند. به دلیل مقاومت در برابر دمای بالا، مقاومت در برابر اکسیداسیون، مقاومت در برابر تشعشع، مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر رطوبت و حرارت، استحکام بالا، مدول بالا و خواص دی الکتریک خوب به طور گسترده در زمینه‌های فناوری بالا مانند هوانوردی، هوا فضا، لوازم الکتریکی، ماشین آلات، صنایع شیمیایی، میکروالکترونیک، ابزار دقیق، پتروشیمی، مترولوژی وغیره استفاده می‌شود.

در اینجا برخی از دلایل اصلی استفاده از پلاستیک در ساخت تجهیزات نظامی بیان شده است.

1. کاهش وزن و افزایش کارایی

یکی از مهم‌ترین دلایل استفاده از پلاستیک در صنایع نظامی، وزن سبک آن است. تجهیزات نظامی معمولاً باید به‌گونه‌ای طراحی شوند که جابه‌جایی و حمل آن‌ها آسان‌تر باشد.

حمل‌ونقل راحت‌تر: کاهش وزن تجهیزات، جابه‌جایی آن‌ها را برای نیروهای نظامی آسان‌تر کرده و فشار کمتری به سربازان وارد می‌کند.

افزایش بهره‌وری در وسایل نقلیه نظامی: استفاده از پلاستیک در ساخت قطعات خودروها، هواپیماها و پهپادهای نظامی به کاهش مصرف سوخت، افزایش سرعت و چابکی در حمل وسایل کمک می‌کند.

سبک‌تر شدن تجهیزات فردی: لباس‌ها، کلاه‌خودها و تجهیزات محافظتی که از پلاستیک ساخته می‌شوند، وزن کمتری داشته و برای نیروهای نظامی مناسب‌تر هستند.

2. مقاومت بالا در برابر ضربه و شرایط سخت

پلاستیک‌ها به دلیل مقاومت بالا در برابر ضربه، شلیک گلوله و شرایط محیطی سخت، در تولید تجهیزات نظامی بسیار محبوب هستند.

مقاومت در برابر ضربه: پلاستیک‌های پیشرفته مانند کولار و پلی‌اتیلن با وزن مولکولی بالا در تولید جلیقه‌های ضدگلوله و کلاه‌خودها استفاده می‌شوند.

مقاومت در برابر خوردگی: برخلاف فلزات، پلاستیک‌ها در برابر رطوبت و مواد شیمیایی مقاوم هستند و در محیط‌های مرطوب یا خورنده مانند دریاها عملکرد بهتری دارند.

تحمل شرایط جوی سخت: پلاستیک‌ها در برابر تغییرات دمایی شدید و شرایط محیطی نامناسب مقاوم بوده و طول عمر بیشتری دارند.

3. قابلیت طراحی و انعطاف‌پذیری بالا

پلاستیک‌ها به دلیل انعطاف‌پذیری و قابلیت شکل‌دهی بالا در تولید تجهیزات نظامی با طراحی‌های پیچیده بسیار کارآمد هستند.

آزاد بودن در طراحی: امکان تولید قطعات با اشکال هندسی پیچیده و خاص

تولید قطعات چندمنظوره: پلاستیک‌ها امکان ترکیب چندین ویژگی در یک قطعه را فراهم می‌کنند که می‌تواند منجر به کاهش نیاز به مونتاژ و بهبود عملکرد کلی تجهیزات شود.

ساخت قطعات بزرگ و یک‌پارچه: به‌دلیل خواص قالب‌گیری پلاستیک، امکان تولید قطعات بزرگ به‌صورت یک‌پارچه وجود دارد که استحکام بیشتری به تجهیزات می‌بخشد.

4. کاهش هزینه‌های تولید و نگهداری

استفاده از پلاستیک در صنایع نظامی ازنظر اقتصادی بسیار مقرون‌به‌صرفه است.

کاهش هزینه تولید: تولید پلاستیک‌ها ارزان‌تر از فلزات و مواد سنتی است و هزینه ساخت تجهیزات نظامی را کاهش می‌دهد.

کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری: پلاستیک‌ها به دلیل مقاومت بالا و دوام طولانی‌مدت، نیاز به تعمیر و نگهداری کمتری دارند.

امکان بازیافت: بسیاری از پلاستیک‌های مورد استفاده در صنایع نظامی قابل بازیافت هستند که به صرفه‌جویی در مواد اولیه کمک می‌کند.

5. پایداری در برابر مواد شیمیایی و حرارت

پلاستیک‌های نظامی به دلیل مقاومت در برابر مواد شیمیایی، دماهای بالا و پایین و آتش‌سوزی، در تولید تجهیزات حساس نظامی بسیار مؤثر هستند.

مقاومت شیمیایی: پلاستیک‌ها در برابر اسیدها، بازها و مواد شیمیایی خورنده مقاوم هستند.

تحمل حرارتی بالا: پلاستیک‌های مهندسی می‌توانند دماهای بسیار بالا یا پایین را تحمل کرده و در محیط‌های گرم یا سرد عملکرد خوبی داشته باشند.

ضد اشتعال بودن: برخی از پلاستیک‌ها با ویژگی‌های ضد اشتعال، برای استفاده در تجهیزات حساس به حرارت مناسب هستند.

6. کاهش ردپای زیست ‌محیطی

پلاستیک‌ها به دلیل قابلیت بازیافت و استفاده از مواد پلیمری پیشرفته، به کاهش تأثیرات زیست‌محیطی صنایع نظامی کمک می‌کنند.

بازیافت مواد: بسیاری از پلاستیک‌های نظامی قابل بازیافت هستند و می‌توانند مجدداً در تولید تجهیزات دیگر استفاده شوند.

کاهش مصرف منابع طبیعی: استفاده از پلاستیک به جای فلزات سنگین به حفظ منابع طبیعی و کاهش استخراج مواد معدنی کمک می‌کند.

استفاده از مواد زیست‌تخریب‌پذیر: برخی از پلاستیک‌های مدرن زیست‌تخریب‌پذیر بوده و به کاهش آلودگی محیط زیست کمک می‌کنند.