三航母时代来临，浅谈气凝胶在国产航母中的应用

续航力是衡量一艘航母战斗力的基础性标配指标。从本质上讲，无论是常规动力还是核动力，航母动力与烧开水的原理是一致的，都是通过高温高压蒸汽，驱动蒸汽轮机，然后通过传动轴带动螺旋桨推动前进，同时驱动轮机发电，为雷达、电磁弹射器、导弹等系统工作提供电力保障。要达到最有工作状态，需要产生400度以上的高温高压蒸汽，内部运行环境简直就是“地狱模式”。在提高热效率的同时，还要防止对舰员造成的烫伤、冲击等意外伤害，常规保温绝热材料难以满足严苛的考验。

航母内部动力管道模拟图（来源于网络）

良好的保温绝热性能，使得气凝胶在航母严苛的应用场景下表现出了高度的适应性和匹配性，特种产品工作温度可达1100℃(2012℉)，硬钢航母的高温高压条件毫无压力，能够轻松胜任! 据军事专家分析，福建舰采用常规动力，装配了3部电磁弹射器配合两座重型升降机，所带来的舰载机运作效率，已经相当接近4部蒸汽弹射器的尼米兹号航母。高压蒸汽来源于与航母的动力系统，从热源输送到舰船各功能系统的蒸汽管道全部使用气凝胶绝热毡保温，可以最大限度的保证了蒸汽品质和安全可靠性。

薄些，薄些，再薄些！刀刃用“好钢”

总体而言，福建舰是在吸收世界先进技术基础上进行设计的，实现了中国航母建造水平的飞跃。根据此前商业卫星照片推测，003航母全长约320米，宽度约76米，甲板面积差不多相当于3个半足球场前后相连。在普通人眼里，航母是一个不折不扣的超级巨无霸，然而甲板上要留够起飞区、着舰区、停机区，安置相控阵雷达、指挥舰桥、武器发射系统，舰船内部要布局停机库、武器库、燃料库、驾驶室、舰员生活空间，舰上的每一寸空间都显得弥足珍贵。

福建舰外观示意图（来源于网络）

从福建舰外观来看，舰岛已经彻底的脱胎换骨，虽然船体吨位更大了，但舰岛体积相比002山东号的舰岛反而更小，进一步提高甲板利用空间，由此可以推测舰船内部也相应进行了优化设计，大概率会采用新材料。尤其是动力舱内采暖、制冷、发电等管道排布密集，有些高温管道已经没有足够的空间保证绝热材料的厚度，因此必须确保舰上的绝热材料薄些、薄些、再薄些，才能腾出更大空间。采用气凝胶绝热毡替换硅酸铝纤维毡，可将540℃、DN350管道的保温层从250mm减薄到60—70mm，施工难度大大降低，内部空间冗余得以最大限度释放，用于增加舰船的核心战斗之用，实现好钢用在刀刃上的目标。

对抗极端环境保驾“国之重器”

航空母舰代表着一个国家的综合实力，更是保卫蓝色海疆的重器。航母肩负的使命非比寻常，现实和潜在的挑战与风险也呈几何级增长态势。常态下航母出海训练、战备、执勤需要应对长时间大风大浪、高湿度、高腐蚀外在环境影响，战时则面临来自敌方空中、水面、海底全方位立体攻击威胁，对抗极端环境几乎贯彻着航母的全生命周期。因此，阻燃、防潮、抗腐蚀材料的选择显得至关重要，直接决定了航母的战斗力和生存能力。

作一个水上的公共场所，航母的防火安全至关重要。气凝胶作为绝热阻燃材料的性能优势非常明显。根据1974年制定的《国际海上人命安全公约》及后续的修正要求，把不同船舶类型、不同船舶部位划分为A、B和C三级耐火程度。航母作为耐火等级最高的船舶，船体、上层建筑及甲板室达到“A-60”级，也就是使用不燃材料进行隔热，其结构在60分钟的标准耐火试验结束能够防止火焰和烟的通过，材料加热到1000℃下背火面的温度上升不超过139℃、任何一点（包括任何接头部位）升温不超过180℃。使用气凝胶做A60模块的隔热材料，厚度仅有传统无机纤维材料的1/3，重量减少1/2以上，是当前最轻、最薄的选材。相比传统的无机纤维类绝热材料用于军舰，气凝胶绝热材料的寿命更长、免维护、安装更方便，综合优势越来越被认可。

军用水面舰艇和潜艇与普通船舶一样，舱室内的人员和设备非常密集，对使用的材料不但要有安全性考虑，还需要关注对有限空间、环境高湿度和高腐蚀性的特点。凭借超强的憎水性、耐腐蚀性和超长使用寿命，气凝胶在各种恶劣环境和工况条件中被广泛使用，成为舰船的“保护伞”、“护身符”。

中科润资生产的纳米气凝胶建筑保温板是一种刚性、疏水、高温稳定、其特殊的无机保温材料特性使其保温效果不随时间衰减、且防火阻燃的新型环保无机绝热保温材料。纳米气凝胶保温板99%憎水，隔热性能优越，是传统材料的 3～5 倍，极大降低隔热层厚度，使用寿命长，施工简便。此外，中科润资纳米气凝胶建筑保温板的隔音效果出色，可有效提升建筑隔墙的隔音效果。