新型复合材料的发展与应用
先进复合材料创新应用 国家 措施

先进复合材料创新应用在国家层面上已经成为一个重要的战略举措。
为了推动复合材料在各个领域的广泛应用,国家积极出台了一系列政策和措施,促进复合材料行业的发展与创新。
以下是国家在先进复合材料创新应用方面所采取的措施。
1. 政策支持国家制定了一系列支持复合材料产业发展的政策,包括补贴和税收优惠等。
通过政策支持,国家鼓励企业加大对复合材料技术的研发投入,推动产业技术升级和创新。
2. 资金投入国家设立专项资金用于支持先进复合材料的研发和应用。
这些资金主要用于资助科研项目、技术攻关和产业化项目,为企业提供资金支持和保障。
3. 研发机构建设国家加大对复合材料研发机构的建设力度,鼓励建立一批具有国际竞争力的研发机构和实验室,培养一批高水平的技术人才,推动复合材料技术的创新和应用。
4. 产学研合作国家倡导企业、高校和科研院所开展产学研合作,促进技术成果的转化和应用。
通过产学研合作,可以有效整合各方资源,加快技术推广和产业化进程。
5. 标准体系建设国家积极推动复合材料标准体系的建设,加强对复合材料产品的质量监管和标准化管理,推动先进复合材料在各个领域的广泛应用。
6. 国际合作交流国家鼓励企业和科研机构参与国际合作交流,学习国外先进的复合材料技术和管理经验,拓展国际市场和技术合作渠道。
7. 创新人才培养国家加大对复合材料领域人才的培养力度,鼓励高校设立复合材料专业,推动产学研相结合,培养一批懂得复合材料技术的高素质人才。
8. 智能制造国家提出了“我国制造2025”战略,着力推动智能制造和工业互联网在复合材料行业的应用,提高生产效率和产品质量,推动复合材料产业向高端价值链方向发展。
9. 市场拓展国家鼓励企业加大对先进复合材料市场的开拓力度,促进复合材料产品在航空航天、汽车、建筑、能源等领域的广泛应用,推动产业转型升级。
以上就是国家在先进复合材料创新应用方面所采取的一些措施。
这些举措的实施将为复合材料行业的发展和创新提供重要支持,推动我国在全球复合材料领域的竞争力和影响力不断提升。
聚合物基复合材料的发展现状和最新进展

聚合物基复合材料的发展现状和最新进展聚合物基复合材料是由聚合物基质中加入颗粒、纤维或薄片状增强材料制成的材料。
它具有良好的力学性能、耐腐蚀性能和热稳定性能,被广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。
下面将介绍聚合物基复合材料的发展现状和最新进展。
1.纳米材料的应用:近年来,纳米材料成为聚合物基复合材料的研究热点。
纳米粒子的添加能够提高复合材料的力学性能、导电性能和热稳定性能。
例如,纳米粒子的添加可以提高聚合物基复合材料的强度和硬度,使其具有更好的抗冲击性能和热阻性能。
2.高性能增强材料的研发:为了提高聚合物基复合材料的力学性能,研究人员不断提出新的增强材料。
例如,石墨烯是一种具有优异力学性能和导电性能的二维纳米材料,已被广泛应用于聚合物基复合材料中。
同时,碳纳米管、纳米纤维和陶瓷纤维等增强材料也在不断研发中,并取得了较好的效果。
3.新型复合材料的研制:除了传统的增强材料外,研究人员还在努力研制新型复合材料。
例如,聚合物基复合材料中加入具有形状记忆功能的材料,可以使复合材料具有形状可逆调变的功能。
此外,聚合物基复合材料中加入具有光敏性能的材料,可以使复合材料具有光刻功能,从而实现微纳米加工和器件制备。
1.可持续性发展:随着环境问题的日益突出,研究人员开始关注聚合物基复合材料的可持续性发展。
他们试图将可持续材料(如生物基材料)应用于聚合物基复合材料中,以减少对环境的影响。
同时,研究人员还探索了聚合物基复合材料的循环利用和回收利用技术,以实现资源的有效利用。
2.多功能复合材料的研究:为了满足不同领域的需求,研究人员开始研究多功能复合材料。
多功能复合材料可以同时具有力学性能、光学性能、导电性能、热学性能等多种功能。
例如,研究人员研制出了具有自修复功能的聚合物基复合材料,可以在受损后自动修复,延长使用寿命。
3.智能复合材料的研制:智能复合材料是指能够根据环境和外界刺激自主调整性能的复合材料。
例如,研究人员设计了具有温度响应性能的聚合物基复合材料,可以根据温度的变化改变其形状和力学性能,实现智能控制。
复合材料的未来发展

复合材料的未来发展一、引言复合材料是由两种或者两种以上的材料组合而成的新材料,具有优异的性能和广泛的应用领域。
随着科技的不断进步和需求的增长,复合材料的未来发展前景广阔。
本文将从技术、应用和市场三个方面分析复合材料的未来发展趋势。
二、技术发展1. 材料研发:未来的复合材料将更加注重材料的性能和可持续性。
新型复合材料的研发将更加注重环境友好、低能耗和可回收利用等方面的特点。
2. 制备技术:制备技术的发展将更加注重高效、低成本和自动化。
例如,采用3D打印技术可以实现复合材料的定制化制备,提高制备效率和产品质量。
3. 加工工艺:加工工艺的发展将更加注重精密加工和自动化。
例如,采用激光切割和纳米加工技术可以实现对复合材料的高精度加工,提高产品的性能和可靠性。
三、应用领域1. 航空航天领域:复合材料在航空航天领域有着广泛的应用。
未来,复合材料将更多地应用于飞机机身、发动机部件和航天器结构等关键部件,以减轻分量、提高燃油效率和降低碳排放。
2. 汽车工业:复合材料在汽车工业中的应用也将得到进一步发展。
未来,复合材料将更多地应用于汽车车身、底盘和内饰等部件,以提高车辆的安全性、降低燃油消耗和减少尾气排放。
3. 建造领域:复合材料在建造领域的应用将更加广泛。
未来,复合材料将更多地应用于建造结构、外墙装饰和室内装修等方面,以提高建造物的抗震性能、节能性能和环境适应性。
4. 医疗领域:复合材料在医疗领域的应用也将得到拓展。
未来,复合材料将更多地应用于人工关节、牙科材料和医疗器械等方面,以提高医疗设备的功能性、耐久性和生物相容性。
四、市场前景1. 市场规模:随着复合材料应用领域的不断扩大,全球复合材料市场规模将持续增长。
根据市场研究机构的预测,到2025年,全球复合材料市场规模有望达到5000亿美元。
2. 市场需求:未来,市场对复合材料的需求将更加多样化和个性化。
消费者对产品性能和环境友好性的要求将推动复合材料市场的发展。
复合材料的未来发展

复合材料的未来发展引言:复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的材料,具有优异的性能和广泛的应用领域。
随着科技的不断进步和人们对材料性能要求的提高,复合材料在各个领域的应用越来越广泛。
本文将探讨复合材料的未来发展趋势,包括材料的创新、应用领域的拓展以及可持续发展等方面。
一、材料创新1. 新型复合材料的研发:随着科技的发展,新型复合材料的研发将成为未来的重点。
例如,纳米复合材料、生物可降解复合材料等将会在医疗、环保等领域得到广泛应用。
研究人员将不断探索材料的组成和结构,以提高复合材料的性能和功能。
2. 先进制造技术的应用:随着制造技术的不断进步,先进制造技术将为复合材料的发展提供更多可能性。
例如,3D打印技术可以实现复材的精确制造,提高制造效率和产品质量。
3. 材料性能的优化:未来的发展将注重提高复合材料的性能,包括强度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性等方面。
通过改变材料的组分和结构,以及优化制造工艺,可以实现材料性能的提升。
二、应用领域的拓展1. 航空航天领域:复合材料在航空航天领域的应用已经取得了显著成果,未来将继续发展。
例如,飞机结构件、导弹外壳等可以采用复合材料制造,以提高飞行器的性能和安全性。
2. 汽车工业:复合材料在汽车工业中的应用也将得到进一步拓展。
例如,车身结构、零部件等可以采用复合材料制造,以减轻车辆重量、提高燃油效率和碰撞安全性。
3. 建筑领域:复合材料在建筑领域的应用也有很大潜力。
例如,使用复合材料制造建筑结构件可以提高建筑物的抗震性能、耐久性和节能性。
4. 能源领域:复合材料在能源领域的应用也将得到拓展。
例如,太阳能电池板、风力发电叶片等可以采用复合材料制造,以提高能源转换效率和可再生能源利用率。
三、可持续发展1. 环境友好型材料:未来复合材料的发展将趋向环境友好型。
研究人员将注重开发可降解、可回收的复合材料,以减少对环境的影响。
2. 节能减排:复合材料的轻量化特性可以减少能源消耗和碳排放。
新型复合材料的发展及应用

新型复合材料的开展与应用复合材料是应现代科学技术开展而涌现出的一类具有极大生命力的新材料,它们均由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合起来而得到的一种多相固材料。
复合材料区别于单一材料的显著特征是材料性能的可设计性,即经过选择性设计和加工,通过各组分性能间的相互补充,可获得新的优良性能。
生活中有许许多多的复合材料,传统的复合材料有钢筋混凝土,玻璃钢鱼竿、一体成型的鞋子、用于开关绝缘的合成树脂等。
新型复合材料是具有更高性能的材料,具有比强度高、比模量高、密度低等,它包括用碳、芳纶、瓷等纤维和晶体等高性能增强体与耐热性好的热固性和热塑性树脂基构成的高性能聚合物复合材料。
人类在远古时代就从实践中认识到,可以根据用途需要,组合两种或多种材料,利用性能优势互补,制成原始的复合材料。
所以,复合材料既是一种新型材料,也是一种古老的材料。
复合材料的开展历史,可以从用途、构成、功能,以及设计思想和开展研究等,大体上分为古代复合材料和现代复合材料两个阶段。
古代复合材料在东郊半坡村仰韶文化遗址,发现早在公元前2000年以前,古代人已经用草茎增强土坯作住房墙体材料。
在金属基复合材料方面,中国也有高超的技艺。
最具代表性的如越王剑,是金属包层复合材料制品,不仅光亮锋利,而且韧性和耐蚀性优异,埋藏在潮湿环境中几千年,出土后依然寒光夺目,锋利无比。
5000年以前,中东地区用芦苇增强沥青造船。
古埃及墓葬出土,发现有用名贵紫檀木在普通木材上装饰贴面的棺撑家具。
古埃及修建金字塔,用石灰、火山灰等作粘合剂,混和砂石等作砌料,这是最早最原始的颗粒增强复合材料。
但是,上述辉煌的历史遗产,只是人类在与自然界的斗争实践中不断改进而取得的,同时都是取材于天然材料,对复合材料还是处于不自觉的感性认识阶段。
到了19世纪,两次工业革命的进展,天然聚合物的性能已经不能满足工业开展对材料性能的需要。
工业革命的进展、经济实力的迅速开展,带动科学技术巨大开展,不同于天然材料的现代复合材料应运而生。
复合材料的发展趋势

复合材料的发展趋势复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的材料,具有优异的性能和广泛的应用领域。
随着科技的不断发展,复合材料的应用范围也在不断扩大,其发展趋势也日益明显。
一、多功能化随着人们对材料性能要求的不断提高,复合材料的多功能化成为了发展的趋势。
多功能化的复合材料不仅具有传统材料的性能,还具有其他的功能,如自修复、自感应、自适应等。
这些功能的加入,使得复合材料的应用领域更加广泛,如航空航天、汽车、建筑等领域。
二、轻量化随着环保意识的不断提高,轻量化成为了复合材料发展的重要方向。
相比于传统材料,复合材料具有更轻的重量和更高的强度,可以减少能源消耗和减少环境污染。
因此,轻量化的复合材料在汽车、航空航天等领域的应用越来越广泛。
三、智能化随着人工智能技术的不断发展,智能化的复合材料也成为了发展的趋势。
智能化的复合材料可以通过传感器、控制器等设备实现自动化控制和监测,具有更高的安全性和可靠性。
智能化的复合材料在航空航天、建筑等领域的应用也越来越广泛。
四、可持续发展随着环保意识的不断提高,可持续发展成为了复合材料发展的重要方向。
可持续发展的复合材料需要具有可再生性、可降解性等特点,可以减少对环境的影响。
因此,可持续发展的复合材料在包装、建筑等领域的应用也越来越广泛。
五、高性能随着科技的不断发展,高性能的复合材料也成为了发展的趋势。
高性能的复合材料具有更高的强度、更高的刚度和更高的耐热性,可以满足更高的应用要求。
高性能的复合材料在航空航天、汽车、建筑等领域的应用也越来越广泛。
六、数字化随着数字化技术的不断发展,数字化的复合材料也成为了发展的趋势。
数字化的复合材料可以通过计算机模拟、虚拟现实等技术实现设计、制造和测试,可以提高生产效率和产品质量。
数字化的复合材料在航空航天、汽车、建筑等领域的应用也越来越广泛。
复合材料的发展趋势是多功能化、轻量化、智能化、可持续发展、高性能和数字化。
这些趋势的发展,将会推动复合材料在各个领域的应用不断拓展,为人类的生产和生活带来更多的便利和效益。
镁基复合材料的应用及发展

镁基复合材料的应用及发展镁基复合材料是一种由镁合金基体和其他增强材料组成的复合材料。
镁合金具有低密度、高比强度和良好的机械性能等优点,但其在高温和腐蚀环境下的性能较差。
通过将其他增强材料与镁合金基体结合,可以改善镁合金的性能,并拓展其应用领域。
以下将详细介绍镁基复合材料的应用及发展。
一、航空航天领域镁基复合材料在航空航天领域有着广泛的应用。
由于镁合金具有低密度和高比强度,可以减轻飞机和航天器的重量,提高其燃油效率和载荷能力。
同时,镁基复合材料还具有良好的耐腐蚀性能,可以在恶劣的环境下使用。
目前,镁基复合材料已经成功应用于飞机结构、发动机零部件、导弹和航天器等领域。
二、汽车工业镁基复合材料在汽车工业中也有着广泛的应用前景。
由于镁合金具有低密度和良好的机械性能,可以减轻汽车的重量,提高燃油效率和行驶性能。
此外,镁基复合材料还具有良好的吸能性能,可以提高汽车的碰撞安全性。
目前,一些汽车制造商已经开始使用镁基复合材料制造车身和零部件,以实现轻量化和节能减排的目标。
三、电子领域镁基复合材料在电子领域也有着广泛的应用。
由于镁合金具有良好的导电性能和热传导性能,可以用于制造电子器件和散热器等。
此外,镁基复合材料还具有良好的抗电磁干扰性能,可以提高电子设备的稳定性和可靠性。
目前,一些电子产品中已经开始使用镁基复合材料,如手机、平板电脑和电视等。
四、医疗领域镁基复合材料在医疗领域也有着潜在的应用价值。
由于镁合金具有良好的生物相容性和生物降解性,可以用于制造骨科植入物和修复器械等。
此外,镁基复合材料还具有良好的抗菌性能,可以预防感染和促进伤口愈合。
目前,一些医疗器械制造商已经开始研发和应用镁基复合材料,以提高医疗器械的性能和安全性。
随着科学技术的不断进步,镁基复合材料的应用领域还将不断拓展。
未来,随着材料制备技术的改进和材料性能的提高,镁基复合材料有望在更多领域发挥重要作用。
同时,还需要进一步研究镁基复合材料的制备工艺、性能测试和应用评价等方面的问题,以推动其在实际应用中的发展。
中国复合材料发展现状及趋势

中国复合材料发展现状及趋势复合材料是由两种或两种以上的不同材料组合而成的一种新型材料,具有轻质、高强度、耐腐蚀和抗冲击等多种优点。
近年来,随着国家对高科技产业的重视和支持,中国复合材料行业取得了长足的发展,现状和趋势如下。
一、现状1.常规材料普遍应用:目前,中国的复合材料应用领域广泛,主要应用于航空航天、轻工机械、交通运输、建筑装饰等领域。
例如,航空航天领域中的民用飞机结构和部件、太空航行器热防护、导弹和航天器外层壳体等都广泛采用复合材料。
2.发展水平不高:与国际先进水平相比,中国的复合材料发展水平还有一定差距。
一方面,国内少数企业能够生产出高性能复合材料,但规模较小,无法满足国内市场需求;另一方面,大部分企业仍处于低端产品生产阶段,缺乏核心技术和自主创新能力。
3.制约因素仍存在:复合材料的高成本、研发难度大和生产工艺复杂等因素限制了行业发展。
此外,缺乏高端设备和技术人才也是中国复合材料产业发展的制约因素之一二、趋势1.高端产品增长:随着技术的不断进步和产业升级,中国复合材料行业将逐渐向高端产品迈进。
例如,在航空航天领域,国内企业开始积极研发复合材料航空发动机叶片和机身部件,朝着高性能、大规模应用的方向发展。
2.绿色环保素材:随着环境保护意识的加强,绿色环保复合材料将成为行业的发展趋势。
例如,可生物降解复合材料在包装、塑料制品等领域的应用将得到广泛推广。
3.技术创新驱动:为了提高自主创新能力和国际竞争力,中国复合材料行业将加大技术研发力度。
例如,研究新型复合材料的结构、工艺和性能,以及在生产过程中的新技术和设备的引进和应用。
4.同行业协同发展:中国的复合材料企业将加强与其他相关行业的合作,实现资源共享和优势互补。
例如,与航空、汽车、建筑等行业合作,提供定制化的解决方案和产品,共同推动产业发展。
5.国际市场拓展:中国复合材料企业将积极拓展国际市场,加强与国际知名企业的合作与交流。
通过引进国际先进技术和开展国际合作研发,提高技术水平和产品质量,同时提升国际竞争力。
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新型复合材料的发展与应用复合材料是应现代科学技术发展而涌现出的一类具有极大生命力的新材料,它们均由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合起来而得到的一种多相固材料。
复合材料区别于单一材料的显着特征是材料性能的可设计性,即经过选择性设计和加工,通过各组分性能间的相互补充,可获得新的优良性能。
生活中有许许多多的复合材料,传统的复合材料有钢筋混凝土,玻璃钢鱼竿、一体成型的鞋子、用于开关绝缘的合成树脂等。
新型复合材料是具有更高性能的材料,具有比强度高、比模量高、密度低等,它包括用碳、芳纶、陶瓷等纤维和晶体等高性能增强体与耐热性好的热固性和热塑性树脂基构成的高性能聚合物复合材料。
人类在远古时代就从实践中认识到,?可以根据用途需要,组合两种或多种材料,利用性能优?势互补,制成原始的复合材料。
所以,复合材料既是一?种新型材料,也是一种古老的材料。
复合材料的发展历?史,可以从用途、构成、功能,以及设计思想和发展研?究等,大体上分为古代复合材料和现代复合材料两个阶?段。
古代复合材料在西安东郊半坡村仰韶文化遗址,?发现早在公元前2000年以前,古代人已经用草茎增强?土坯作住房墙体材料。
在金属基复合材料方面,中国也有高超的技艺。
最具代表性的如越王剑,是金属包层复合材料制品,不仅光亮锋利,而?且韧性和耐蚀性优异,埋藏在潮湿环境中几千年,出土后依然寒光夺目,锋利无比。
5000年以前,中东地区用芦苇增强沥青造船。
古埃及墓葬出土,发现有用名贵紫檀木在普通木材上装饰贴面的棺撑家具。
古埃及修建金字塔,用石灰、火山灰等作粘合剂,混和砂石等作砌料,这是最早最原始的颗粒增强复合材料。
但是,上述辉煌的历史遗产,只是人类在与自然界的斗争实践中不断改进而取得的,同时都是取材于天然材料,对复合材料还是处于不自觉的感性认识阶段。
到了19世纪,两次工业革命的进行,天然聚合物的性能已经不能满足工业发展对材料性能的需要。
工业革命的进行、经济实力的迅速发展,带动科学技术巨大发展,不同于天然材料的现代复合材料应运而生。
而真正现代意义上的复合材料最早出现在1847年。
许许多多的科学家为复合材料的发展做出了重大贡献。
1847年瑞典化学家Berzelius,这位现代化学的奠基人之一,首次在实验室发明了饱和聚酯。
1894年Vorlander在实验室着手对乙二醇马来酸的研究工作,成为记录在案最早的一位研究不饱和聚酯树脂的化学家。
1920年先锋人物Wallace Carothers开始对乙二醇与不饱和脂肪酸合成的聚酯的研究工作。
1922年首个聚酯树脂被研发成功。
1930年末研究人员Bradley,Kropa 和Johnson三人共同研究不饱和聚酯的固化情况,在报告中提高,固化后,它们可以分为可熔性和不可溶性(热固性)。
1935年欧文斯科宁(Owens Corning)首次引入玻璃纤维1941年不饱和聚酯首次投入美国的压铸商业市场1942年美国橡胶公司开发出玻璃纤维增强聚酯树脂作为基体的复合材料。
1946年船艇制造商开始意识到纤维增强复合材料为整个工业带来了何种变革,在这年中首个复合材料船身的游艇在美国建成,还首次引入了冷固化系统。
1950年早期闭模工艺开发完成。
1951年中期不饱和聚酯树脂在欧洲投入商业化生产。
1963年碳纤维增强材料引入市场过20世界60年代末期使用,树脂基高性能复合材料被用于飞机的承力结构,后又逐渐进入工业其他领域。
70年代末期发展出了用高强度、高模量的耐热碳纤维和陶瓷纤维与金属复合,特别是鱼轻金属复合,形成了金属基复合材料,克服了树脂基复合材料耐热性差、导热性低等缺点,已广泛应用于航空航天等高科技领域。
80年代开始,逐渐出现了陶瓷复合材料。
复合材料因其具有可设计的特点受到广泛的重视,因而发展极快。
目前全世界复合材料的年产量已达550多万吨,年产值达1300亿美元以上,若将欧、美的军事航空航天的高价值产品计入,其产值将更为惊人。
从应用上看,复合材料在美国和欧洲主要用于航空航天、汽车等行业。
2000年美国汽车零件的复合材料用量达14.8万吨,欧洲汽车复合材料用量到2003年估计可达10.5万吨。
而在日本,复合材料主要用于住宅建设,如卫浴设备等,此类产品在2000年的用量达7.5万吨,汽车等领域的用量仅为2.4万吨。
纤维复合材料是当今世界发展最快运用最多的新型多功能复合材料,其中碳纤维以优良的性能而应用最多。
碳纤维密度小、耐酸、热膨胀系数小,具有良好的耐高温蠕变性能,而且碳纤维根据力学性能不同而有多种分类,如高强型、高模量型等分别用于不同场所。
F1中复合材料的应用1950年初,主流的F1赛车底盘主要由铝合金制造。
随着二战开发成功的玻纤增强树脂由于能廉价生产,开始得到广泛应用,并逐步替代了铝合金,这种状况一直持续到1980年。
最早的真正意义上的复合材料底盘是cooper车队在20世纪60年代早期开发的,以“切割一折叠”的方法,将铝合金外壳和蜂窝状铝合金内核和玻璃钢的内壳用树脂粘合在一起。
虽然这部车没有真正上过赛道,但它确是后20年F1底盘设计的基础。
业内公认碳纤维复合材料底盘首先由麦克劳伦车队在1980年引入,虽然莲花车队对此颇有争议,但在随后的1981年赛季,该底盘以其优异的机械性能、自重轻、修补高效和方便获得了广泛认同。
在1981年意大利大奖赛中麦克劳伦车队的约翰一沃特僧由于赛车失控,剧烈撞击了保护墙,然而他毫发无伤地走出来,彻底打消了人们对碳纤维复合材料底盘承受高应力负载的怀疑。
2007年加拿大站库比卡的赛车以超过300km/h的速度撞到防护墙,赛车被弹到空中掉落翻滚在赛道的另一头从,赛车基本粉碎,可是座舱保持完好,车内的库比卡事后检查只是扭伤了脚踝,竟然没耽误下一次的比赛。
由此可见,碳纤维复合材料在F1中所表现出的优异性能。
现在,除了底盘,变速箱,悬挂,刹车等都可以采用碳纤维复合材料。
现代F1赛车约85%体积和30%的质量都是碳纤维复合材料。
碳纤维复合材料的能量吸收特点对提高赛车运动的安全性做出了很大贡献。
现在,不仅专业比赛中的汽车使用高性能复合材料,许多民用汽车也开始使用复合材料,许多跑车为追求加速性能,不得不降低整车质量,这使复合材料低密度这一特性便有了很大用处。
全碳车身的帕加尼Zonda R超级跑车,摸上去手感与塑料差不多,却有着钢铁一般强度和韧性的碳纤维组件,不仅能够帮助整车有效减重,更由于其昂贵的特性而变成奢华的象征。
以法拉利、兰博基尼、帕加尼等为代表的意大利超级跑车想必大家非常熟悉,为了追求轻量化,由于制造过程几乎不计成本,所以在车上大规模应用碳纤维组件甚至整车使用碳纤维材料。
奔驰尝试应用碳纤维材料作为溃缩区域,首先在SLR McLaren上得到了应用。
呈尖塔状的碳纤维溃缩柱由无数根粗壮的碳纤维经过编织而成,虽然结构依旧无比坚硬,但是在设计上让它能够在正面碰撞时破碎成无数细小的碎片,来吸收大量的能量,并且碎片不会对人造成伤害,这一点非常类似于汽车钢化玻璃的破碎原理。
目前碳纤维材料在民用量产汽车,尤其是中档产品应用也十分广泛,很多厂商也已经开始提供碳纤维材料的小组件,如后视镜壳、内饰门板、门把手、排挡杆、赛车座椅、空气套件等,同时可以原装位安装到发动机舱的风箱、进气歧管等碳纤维改装件也是品种繁多。
在飞机中的应用2013年6月2日上午,中国首架波音787“梦想飞机”抵达广州白云机场,这一喷绘着“梦想之翼”涂装的787飞机从此将加入南航机队。
南航成为中国首家、全球第10家接收787梦想飞机的航空公司。
波音787拥有多项技术创新,其中最引人注目的是波音787机体结构的50%都用更轻、更坚固的碳纤维合成材料代替铝合金,是第一款以碳纤维合成物为主体材料的民用喷气式客机,也是是迄今为止复合材料用量最多的一个机型:其机身、机尾翼采用碳纤维层合结构;而升降舵、方向舵却保留了过去采用的碳纤维夹芯结构;发动机舱除受力大的发动机吊架外均采用碳纤维夹芯结构;整流罩采用玻璃纤维夹芯结构。
在使用复合材料方面,空中客车A380在研制中使用了创新的GLARE(玻璃纤维增强铝材料)材料,与传统铝材料相比,重量轻、强度高、抗疲劳特性好,维修性能和使用寿命也得到大大改善,不需要特别的加工工艺。
飞机约25%由高级减重材料制造,其中22%为碳纤维混合型增强塑料(CFRP),3%为首次用于民用飞机的GLARE纤维-金属板。
空中客车A380首次采用了复合材料碳纤维制成的连接机翼与机身的中央翼盒。
此外,空中客车A380还首次在后压力舱后部的后机身采用了复合材料。
被叫做空中巨无霸的大型客机空客A380,约有25%由先进轻质复合材料制造,其中22%为碳、玻璃或者石英纤维增强塑料,3%为GLARE(一种玻璃纤维―铝层压板)材料。
高铁意大利ETR500 高速列车的车头前突部分采用的是芳纶纤维增强环氧树脂的FRP,用这种材料模型成型的符合空气动力学线型要求的车头,具有优异的抗冲击能力,当列车以300 km/h 速度行驶时有很好的尺寸稳定性法国国营铁路公司(SNCF)认为对于未来的TGV 高速列车,考虑到迫切需要进一步减轻车体质量,采用碳和玻璃纤维强化环氧树脂包覆发泡蜂窝材料芯,制造双层挂车,并进行线路运行试验,对其耐火性、抗冲击强度等进行运行测试,结果表明:Ø复合材料车体的制造工艺是有效的,它比铝制或钢制车体的强度大,用碳纤维复材预计可比铝制车的质量减少25 %;Ø复合材料车体在振动性能、透声性能和绝热性能方面的优点,提高了车体的舒适性。
转向架的构架是特别重要的高强度部件,关系到整个车辆安全性。
转向架必须满足安全、运行舒适度以及耐磨损、易检修等要求。
多采用优质碳素钢、低合金低碳高强度钢、耐候钢制造的构架。
近来研究热点为高分子复合材料和铝合金制造的构架。
德国开发了世界上第一个纤复合材料的转向架构架,并过了静态模拟实验、耐久试验、运行试验,运营了100 多万km后检测未现任何损坏、磨损或撕裂。
现状目前全球复合材料从业人员约45万人,总产值约1000亿欧元。
我国2009年产量达323万吨,已先后超过德国、日本而居世界第二位,并接近居世界首位的美国水平。
全球复合材料行业的重心正在从欧美发达国家转向亚洲,亚洲复合材料产量高速增长是行业发展最明显的趋势之一,产量到2015年有望翻番,达1000万吨。
预计亚洲在全球复合材料市场所占比重将从本世纪初的25%提升至2013年的51%。
随着风能和航空航天等高精尖技术的发展,复合材料在高附加值领域的应用将更多。
中国将成为全球复合材料最活跃、发展最快的地区。
未来几年随着中国经济结构的转变、经济的转型以及国民经济的高速发展,复合材料在中国将获得更大发展。
印度在复合材料方面也蕴藏着不可忽视的增长潜力,汽车等应用领域的快速发展将带动印度复合材料行业成长。