摘要：為獲得最好的結構性能和經濟效益,飛機在結構設計中不斷追求高減重、低成本和長壽命,而芳綸紙蜂窩材料因其輕質高強、耐火、高韌性等突出性能被廣泛采用，成為重要的輕量化復合材料之一。本文介紹了芳綸紙蜂窩材料的結構特點、材料性能和應用，闡述了芳綸紙蜂窩材料的重要性和發展現狀。

　　芳綸紙蜂窩材料是一種以芳綸紙為原料，仿造蜂巢結構制成的具有特殊結構的復合材料，具有質輕、強度大、剛度高等特性以及緩沖、隔熱、隔音和絕緣等功能，被廣泛應用于航天航空、軌道交通等高科技領域。

　　什么是蜂窩材料?

　　蜂窩材料是一種低密度蜂窩狀材料，用作夾層結構的芯材，其性能取決于材料、孔格形狀和尺寸等。科學家通過對蜂房的研究發現相鄰的房孔共用一堵墻和一個孔底，可以節省材料;正六邊形的房孔能夠給予蜜蜂合適的空間。航天器設計師將蜂窩結構應用到了飛機制造上，先將金屬制成蜂窩，然后在用兩塊金屬板把它加起來就成了蜂窩夾層結構，這種結構具有高強度、質量輕、耐沖擊、較好的隔音和隔熱性能等優點。蜂窩夾層結構復合材料已經大量應用于飛機制造，如機翼、機身尾翼、雷達罩及地板、內飾等。

A：蜂窩夾層板;B：面板;C:蜂窩芯

圖1 蜂窩夾層結構示意圖

(資料來源：中國知網)

　　高端裝備制造材料向輕量化發展，芳綸紙蜂窩材料代替金屬窩芯

　　芳綸紙蜂窩以對位芳綸紙或間位芳綸紙為原料，模仿蜂巢結構，經過涂膠、切割疊板、拉伸定性、浸膠和固化等步驟制得。芳綸紙蜂窩材料具有結構穩定、輕質、比強度高、剪切強度強、高韌性、耐高溫等特性。

　　飛機的結構設計不斷追求減重，輕質的復合材料成為新一代飛機結構材料的發展方向，目前已將復合材料的用量作為評價飛機制造先進程度的重要指標。早期的蜂窩夾層結構材料大多數使用金屬窩芯，隨著制造技術的改進以及高端裝備結構材料的輕量化發展，芳綸紙蜂窩材料具有輕質高強的特性，且比金屬蜂窩更耐腐蝕，替代了金屬窩芯在航空航天的應用。

　　表1 芳綸纖維材料和傳統航空結構材料的性能對比

　　(資料來源：公開資料整理)

　　飛機、導彈、火箭、航天器的機體、機翼、艙壁、艙門、舷梯、儀器板、地板、隔熱板、整流罩以及高速列車的內壁、天花板、行李箱均可采用芳綸紙蜂窩材料。

　　表2 芳綸紙蜂窩應用案例

　　(資料來源：公開資料整理)

　　目前來說，我國復合材料的應用距離發達國家還有較大差距，總體上處于第二代水平，國外大約在第三代水平，2017年C919大型客機約采用了30%的復合材料，而國外先進機型復合材料應用比例為50%，我國復合材料的發展還有很長一段路要走，而作為重要復合材料之一的芳綸紙蜂窩，還有較大的提升空間。

　　芳綸紙的國產化不斷推進，將推動芳綸紙蜂窩材料發展

　　芳綸紙蜂窩材料的原材料以美國杜邦公司生產的Nomex間位芳綸紙和Kevlar對位芳綸紙為主，在全球范圍內市場占有率較高。而國產芳綸紙生產技術不斷取得突破，以華南理工大學和陜西科技大學為首的幾家科研單位不間斷的對芳綸紙進行研發，煙臺民士達、深圳昊天龍邦、超美斯(原圣歐芳綸)等企業已經能夠生產與杜邦公司產品的功能、外觀相近的芳綸紙，成為我國芳綸蜂窩紙復合材料發展的有利保障之一。我國目前也出現了幾十家芳綸紙蜂窩生產企業，其中發展較好的有中航復合材料和特一新材，中航生產的蜂窩材料在航空領域市場占有率接近100%，而特一新材是中國商飛的唯一芳綸蜂窩材料供應商，商飛的C919大型客機就應用了特一生產的芳綸紙蜂窩材料。

　　結語

　　芳綸紙蜂窩材料是高端裝備輕量化的重要復合材料之一，在航空航天、交通軌道領域具有重要的戰略意義。得益于芳綸紙的不斷發展，我國的芳綸紙蜂窩材料也正在努力縮小與發達國家的差距。