2026年03月31日 星期二
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從稻草土磚到航空航天,看復(fù)合材料如何在各領(lǐng)域大顯神通
來(lái)源: 企業(yè)家在線 時(shí)間: 2017-12-01 瀏覽: 5871

早在新石器時(shí)代,人類就學(xué)會(huì)使用稻草作為增強(qiáng)材料摻入粘土中曬干制磚,利用植物纖維以增加其抗拉強(qiáng)度,這可以說(shuō)是復(fù)合材料的最早來(lái)源。

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簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),復(fù)合材料就是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料,通過(guò)物理或化學(xué)的方法,在宏觀(微觀)上組成具有新性能的材料。各種材料在性能上互相取長(zhǎng)補(bǔ)短,產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng),使復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。

20世紀(jì)40年代,因航空工業(yè)的需要,發(fā)展了玻璃纖維增強(qiáng)塑料(俗稱“玻璃鋼”),50年代以后,陸續(xù)發(fā)展了碳纖維、石墨纖維和硼纖維等高強(qiáng)度和高模量纖維,70年代出現(xiàn)了芳綸纖維和碳化硅纖維。這些高強(qiáng)度、高模量纖維能與合成樹脂、碳、石墨、陶瓷、橡膠等非金屬基體或鋁、鎂、鈦等金屬基體復(fù)合,構(gòu)成各具特色的復(fù)合材料,在科學(xué)技術(shù)發(fā)達(dá)的今天,有著十分重要的作用。

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在復(fù)合材料大家族中,纖維增強(qiáng)材料一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。碳纖維復(fù)合材料是由碳纖維與樹脂、金屬、陶瓷等基體材料復(fù)合,制成的結(jié)構(gòu)材料。作為新興的非金屬材料,其廣泛應(yīng)用于航空、航天等軍事領(lǐng)域。隨著相關(guān)的制造及使用技術(shù)日臻成熟,又帶動(dòng)了碳纖維復(fù)合材料在民用領(lǐng)域應(yīng)用的極大發(fā)展,主要應(yīng)用在汽車機(jī)械、建筑材料、文體、化工、醫(yī)療等方面,并正在快速的取代傳統(tǒng)金屬材料成為結(jié)構(gòu)用材的首選。據(jù)統(tǒng)計(jì),2016年全球碳纖維市場(chǎng)的需求為76500噸,比上年增長(zhǎng)11.8%。

“由于碳纖維具有良好的物理特性及機(jī)械性能,質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、設(shè)計(jì)自由度大、耐沖擊、耐腐蝕等,已經(jīng)成為汽車行業(yè)輕量化的重點(diǎn)研究方向之一。”飛天眾智中國(guó)制造科技服務(wù)平臺(tái)(簡(jiǎn)稱“飛天眾智”)技術(shù)負(fù)責(zé)人表示。飛天眾智是國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的技術(shù)服務(wù)平臺(tái),致力于為技術(shù)供需各方提供高效無(wú)縫對(duì)接服務(wù),碳纖維復(fù)合材料的開發(fā)、試制、及生產(chǎn)全流程服務(wù)正是其特色業(yè)務(wù)之一。

以某款碳纖維發(fā)動(dòng)機(jī)蓋為例,飛天眾智綜合性能、成本、工藝及輕量化效果等因素,對(duì)其展開設(shè)計(jì)、仿真、樣件試制與試驗(yàn)等應(yīng)用研究工作,從而實(shí)現(xiàn)整車的輕量化,提高汽車的整體性能。飛天眾智復(fù)合材料團(tuán)隊(duì)由來(lái)自國(guó)內(nèi)外多家知名航空院所、復(fù)材工廠、咨詢公司等技術(shù)骨干組成,在復(fù)合材料產(chǎn)品的原材料選材、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、仿真分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)、試樣試制、實(shí)驗(yàn)規(guī)劃等方面擁有豐富經(jīng)驗(yàn),曾參與過(guò)多個(gè)航空、軍工、汽車、體育競(jìng)技復(fù)合材料產(chǎn)品的研發(fā)和聯(lián)合設(shè)計(jì)生產(chǎn)。

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碳纖維復(fù)合材料發(fā)展如火如荼,但目前的推廣應(yīng)用也存在一定困難。首先碳纖維原材料成本較高;其次碳纖維制品的生產(chǎn)制造技術(shù)具有一定局限性,缺乏快速/大批量連接技術(shù),生產(chǎn)周期較長(zhǎng);此外碳纖維無(wú)法降解,在循環(huán)再利用方面仍存在問(wèn)題。飛天眾智秉承“依托航天復(fù)材體系技術(shù)、助力復(fù)材全流程服務(wù)”的核心理念,消化、吸收和創(chuàng)新復(fù)合材料全流程一體化服務(wù),致力于根據(jù)客戶的不同產(chǎn)品需求提供個(gè)性化全流程的解決方案。

“一代材料,一代制造”。在制造業(yè)的蓬勃發(fā)展和研究機(jī)構(gòu)的不懈探索下,碳纖維復(fù)合材料完全有實(shí)力去擔(dān)當(dāng)新一代先進(jìn)制造業(yè),尤其是先進(jìn)裝備制造業(yè)的創(chuàng)新基石。

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