航空硅橡膠材料研究及應(yīng)用進(jìn)展

徐剛

摘 要：毋庸置疑，硅橡膠材料具有自身特有的屬性，在航空領(lǐng)域上被廣泛運(yùn)用。與此同時航空硅橡膠材料的研究和應(yīng)用關(guān)乎著日后航空硅橡膠的發(fā)展方向，文章將淺談航空硅橡膠材料在阻尼減振、導(dǎo)電以及高低溫性能等方面應(yīng)用現(xiàn)狀，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步探究航空硅橡膠材料當(dāng)下的研究與發(fā)展新展望，望對日后航空硅橡膠材料的探究工作有所增益。

關(guān)鍵詞：航空領(lǐng)域；硅橡膠材料；既有研究；突出要義；探究路徑

不置可否，航空裝備的發(fā)展需要先進(jìn)材料技術(shù)的保駕護(hù)航，航空材料的關(guān)鍵性不容小覷。尤其是硅橡膠材料作為相對重要的航空橡膠材料，其屬于典型性的半無機(jī)半有機(jī)機(jī)構(gòu)，一方面具有有機(jī)高分子柔順的特性，另一方面還具備無機(jī)高分子耐熱屬性，在國防尖端領(lǐng)域得到廣泛研究和應(yīng)用，因此，對航空硅橡膠材料的探究勢在必行。

1 航空硅橡膠材料在阻尼減振、導(dǎo)電以及高低溫密封等方面應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 阻尼性能情況淺析

在諸多飛行器速度提升以及大功率發(fā)動機(jī)的應(yīng)用，所顯露出的航空振動與噪聲問題逐漸嚴(yán)重。毫無疑問，航空設(shè)備是否達(dá)到先進(jìn)性要求的標(biāo)準(zhǔn)之一就是減振和降噪技術(shù)水平。而當(dāng)前硅橡膠因?yàn)槟軌蛟诟叩蜏丨h(huán)境中保持相對穩(wěn)定的力學(xué)性能以及變化率小的模量，自然而然成為航空硅橡膠發(fā)揮阻尼性能的首選。鑒于硅橡膠損耗因子僅為0.06-0.1，能發(fā)揮的阻尼性能不盡如人意，減振效果并不突出，但是由于硅橡膠的組成體系中有著眾多活性基因，相關(guān)研究進(jìn)程中發(fā)現(xiàn)可以通過改性來提升硅橡膠的阻尼性能。利用生膠結(jié)構(gòu)改性、互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)改性以及聚合物共混改性、添加阻尼試劑等方法來有效提升航空硅橡膠材料的阻尼性能的發(fā)揮效果。

1.2 明晰導(dǎo)電性能現(xiàn)狀

近些年來航空飛行器的更新?lián)Q代以及相關(guān)電子技術(shù)的飛速發(fā)展背景下，電磁干擾現(xiàn)象日益嚴(yán)峻，倘若不對電磁信號加以屏蔽，必將對航空飛行器正常運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生影響，嚴(yán)重的還會泄露通訊秘密。由是，航空飛行器有關(guān)電子裝置需要利用導(dǎo)電橡膠進(jìn)行有效隔離，繼而催生航空領(lǐng)域中高導(dǎo)電橡膠的運(yùn)用。當(dāng)下，硅橡膠中添加了導(dǎo)電填料，進(jìn)而可以支撐高導(dǎo)電的硅膠材料，強(qiáng)化硅橡膠的導(dǎo)電性能主要是三大類導(dǎo)電填料發(fā)揮著作用，毋庸置疑導(dǎo)電硅橡膠的導(dǎo)電性能以及采用的導(dǎo)電填料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)至為重要。

1.3 高低溫性能的發(fā)展現(xiàn)狀

由于隨著當(dāng)代航空科學(xué)技術(shù)日新月異的進(jìn)步，航空硅橡膠材料的高溫屬性難以實(shí)現(xiàn)一些相對苛刻的要求，提升硅橡膠耐高溫性能是航空硅橡膠材料的研究熱點(diǎn)所在。當(dāng)下硅橡膠的耐高溫性能深受兩大因素制約：一是高溫環(huán)境下有機(jī)側(cè)基極易發(fā)生熱氧老化情況，從而致使硅橡膠也熱老化；二是高溫環(huán)境下主鏈產(chǎn)生斷裂和重排的硅氧鍵，也會帶來硅橡膠熱老化的結(jié)果。由此可見，現(xiàn)下航空硅橡膠材料的耐高溫性能并沒有達(dá)到一定的高度。另一方面，硅橡膠材料的耐低溫性能也不容樂觀，特別是當(dāng)航空器航行達(dá)到一定高度時，飛機(jī)處于低溫影響區(qū)對應(yīng)的空氣密封性弱以及阻尼減振材料難以發(fā)揮作用，對于硅橡膠耐低溫性能的要求愈發(fā)嚴(yán)苛，橡膠材料耐低溫性能同轉(zhuǎn)變溫度息息相關(guān)，隨著周圍溫度降低，硅橡膠材料便會變硬，繼而喪失橡膠材料既有的彈性，最終失去使用價值。目前航空硅橡膠材料在高低溫性能方面的效果不盡如人意，還有待進(jìn)一步改善。

2 探究航空硅橡膠材料的新研究方向

2.1 向高導(dǎo)電硅橡膠邁進(jìn)

為了更好地規(guī)避各個電子設(shè)備之間的電磁干擾風(fēng)險(xiǎn)，高導(dǎo)電航空硅橡膠成為航空領(lǐng)域的新研究與應(yīng)用方向。航空領(lǐng)域常用的高導(dǎo)電型硅橡膠材料主要是以氟硅橡膠、苯基硅橡膠作基膠，主要用鍍銀材料亦或是銀粉為航空導(dǎo)電材料，其基本性能中EC系列主要是指導(dǎo)電苯基硅橡膠，而EF系列則是導(dǎo)電氟硅橡膠材料。這兩類航空導(dǎo)電材料都具有一定優(yōu)異導(dǎo)電性能以及耐高低溫抗老化的性能，目前航空行業(yè)已經(jīng)廣泛的研究這些方面，并將其應(yīng)用于航空儀器設(shè)備與航空電子系統(tǒng)的密封環(huán)節(jié)中。

2.2 阻尼硅橡膠的發(fā)展進(jìn)程

當(dāng)下國內(nèi)航材院SE20XX系列所運(yùn)用的阻尼硅橡膠材料具有顯著的高性能：阻尼性能強(qiáng)、耐候性好、高低溫環(huán)境的適應(yīng)性好的特點(diǎn)。這些系列硅橡膠材料憑借它的成型減振器形成三項(xiàng)等剛度的結(jié)構(gòu)，將其使用溫度范圍嚴(yán)格控制在（-55～80℃），由此使得阻尼硅橡膠的性能保持穩(wěn)定，相對應(yīng)減振效率達(dá)到95%以上，繼而推動使用壽命可達(dá)1000個飛行小時以上。目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于大載荷航空相機(jī)減振器、航空儀表減振器、壓縮機(jī)、發(fā)動機(jī)以及航空電路板用減振器等航空設(shè)備的降噪減振方面。在近十余年的硅橡膠阻尼材料研制過程中取得了不錯的進(jìn)展，所研制的寬溫寬頻高阻尼材料通常能維持阻尼系數(shù)β≥0.3的特性，與此同時，在對橡膠材料進(jìn)行溫度和頻度、動態(tài)位移的掃描后，得到了ZN-33阻尼材料的附模量以及損耗因子等相關(guān)變化規(guī)律，這對于航空硅橡膠材料的研究發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義。特別是伴隨著航空產(chǎn)品以及電子設(shè)備集成化的迅猛發(fā)展，功率和發(fā)熱量也愈來愈大，導(dǎo)熱性阻尼材料也成為了熱門研究方

向。

2.3 航空絕緣硅橡膠的嘗試

絕緣硅橡膠憑借其獨(dú)有的憎水性以及憎水遷移性被用于航空高壓絕緣防污閃材料，然而不可忽視的是，這種硅橡膠材料仍然存在附著力差、阻燃性差以及強(qiáng)度不夠的缺陷。為了更好地提高絕緣硅橡膠防污閃的效果，目前國內(nèi)外都在開展相關(guān)領(lǐng)域的研究，具體來說囊括了以下幾個方面：一是通過納米粉體改善硅橡膠的絕緣性能；二是強(qiáng)化阻燃、耐漏電起痕性能；三是在航空產(chǎn)品的涂層自恢復(fù)和耐老化上多做文章。

3 結(jié)束語

一言以蔽之，經(jīng)過多年發(fā)展，航空硅橡膠材料形成了較完整的材料體系和相對過硬的技術(shù)基礎(chǔ)，囊括了四大膠種以及百多個系列的硅橡膠材料，能夠滿足目前航空設(shè)備研制以及生產(chǎn)的需求。此外，隨著國內(nèi)航空工業(yè)發(fā)展的進(jìn)程不斷加快，對于新型材料的需求也日益強(qiáng)烈，推動未來航空硅橡膠相關(guān)研究于國于民，都是福祉。盡管當(dāng)下航空硅橡膠材料研究發(fā)展有所成效，但是仍然任重而道遠(yuǎn)。

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