民用複合材料的機遇與挑戰


發(fā)布時間(jiān):2021-01-26

概要: 以碳纖維增強樹脂基複合材料爲代表的先進複合材料自上世紀60年代中期問世之初 ,主要用於(yú)航空航天領域,約占70%~80% 的份額。但近年來迅速擴展成航空航天、體育休閑用品和工業應用等3大領域。未來航空航天等軍用領域約占20%左右的應用份額,體育休閑用品大約約有30%左右的份額,工業應用将占有50%以上的份額。先進複合材料技術是典型的軍民兩用技術,高技術向民用轉移已是世界普遍的潮流,複合材料在各種工業領域應用正呈現多元化發展的趨勢和特點(diǎn)。

  國家《“十二五”國家戰略性新興産業發展規劃》中明確指出:“新材料産業要大力發展新型功能材料、先進結構材料和複合材料,開展共性基礎材料研究和産業化,建立認定和統計體系,引導材料工業結構調整 。”特别是先進複合材料在新材料技術領域占有重要的地位,對促進世界各國軍用和民用領域的高科技現代化,起到瞭至關重要的作用, 因此近年來備受重視。
  以碳纖維增強樹脂基複合材料爲代表的先進複合材料自上世紀60年代中期問世之初,主要用於航空航天領域,約占70%~80% 的份額。但近年來迅速擴展成航空航天、體育休閑用品和工業應用等3大領域 。未來航空航天等軍用領域約占20%左右的應用份額,體育休閑用品大約約有30%左右的份額,工業應用将占有50%以上的份額。先進複合材料技術是典型的軍民兩用技術,高技術向民用轉移已是世界普遍的潮流,複合材料在各種工業領域應用正呈現多元化發展的趨勢和特點。
  在航空航天、體育休閑用品領域,複合材料的應用仍有穩定的市場和需求,並且前者會保持穩定增長。在基礎設施方面,複合材料目前應用很廣的是以包纏料、層壓闆等形式用於基礎設施的修複、更新和加固上,但在國内該領域的應用進展緩慢,而國際上,建築修補用複合材料已成爲一個産業。
  在汽車領域,限於複合材料材料與制造成本較高 ,應用進展一直不盡如人意。但近年來随低成本材料的出現和低成本技術的發展,汽車上複合材料的應用呈現良好的發展勢頭,預計近期會有較大發展,未來也是複合材料應用大的潛在市場。在風力發電領域,随著葉片長度不斷增加,對材料強度和剛度要求較高,碳纖維作爲增強材料将會大量應用。根據歐洲風能協會和美國風能協會的預測,未來10年 ,全球風能産業仍将保持平均兩位數的高速增長态勢,其中亞洲的中國和北美洲的美國将繼續成爲全球具有增長潛力的地區。先進複合材料還在石油天然氣領域、軌道交通、電子工業、生物工程和人體醫學方面有廣泛應用空間。
  複合材料技術是一門應用性很強的新技術,但應用的實踐中也發現複合材料的成本較高,特别是制造成本較高,形成瞭其進一步發展應用的主要障礙。有鑒於此,該問題引起瞭世界各國的普遍重視, 以美國爲首的西方發達國家紛紛制訂瞭低成本的複合材料發展研究計劃,現已取得瞭明顯效果。複合材料技術發展的低成本化乃是當今世界複合材料技術發展的核心問題。低成本複合材料技術包括瞭以下幾個主要方面:
  低成本設計技術。發展以DFM (Design for Manufacture)爲核心的設計制造技術,其實質是随計算機和制造技術的進步 , 採用全新的設計理念和手段,發展數字化、自動化的制造技術,将設計和制造進一步融爲一體,從而加快産品研發進度,提高質量、降低成本。大量的設計軟件的開發和集成,加上自動化的制造技術,在設計階段就考慮制造與裝配上的問題,不但可以減少零件數量,同時可以保證結構的可靠性。
  低成本材料技術 。該項技術可包括大絲束碳纖維的應用、低溫快速固化樹脂體系的開發、低成本預浸料技術、各種VARY用樹脂體系的配套研發、熱塑性複合材料的合理使用,以及混雜複合材料的合理應用等項諸多技術。
  低成本制造技術。制造成本大約占複合材料制件總成本的80%左右,所以低成本複合材料技術的核心是低成本制造技術,其主要方面可有:(a)自動化制造技術;(b)以共固化/共膠接爲核心的大面積整體成型技術;(c)VARY成型技術;(d)罐外成型技術。
  複合材料目前已經朝向輕量化、高性能化、多功能化等方面發展。複合材料的工業應用是未來的發展方向,中國将來不僅是複合材料生産的大國,同時又是複合材料應用的大國家。但與國外相比,我們在材料和技術方面還存在一定的差距。複合材料在工業領域的應用還面臨著諸多挑戰:碳纖維的價格不夠低,隻有通過擴大應用來帶動碳纖維價格的下降;适用於工業化産品的快速、低成本制造技術還不夠成熟。盡快打造複合材料結構設計-強度分析-快速制造-應用驗證的全流程平台可以促成該技術的産生;複合材料的修補技術需要及時跟進;複合材料廣泛應用後,廢料的循環利用還缺少有效途徑,熱固性樹脂基複合材料更爲突出。

白宮護欄将加裝18厘米長帶刺鋼釘

概要: 這項措施實施前,白宮發生瞭(le)一系列受到高度關注的侵犯安全的事件。去年9月,一名有心理疾病,口袋裏裝著(zhe)一把刀子的退伍陸軍軍人,翻越白宮護欄,快速跑過草坪,然後進入白宮建築内。今年4月,特勤局特工逮捕瞭(le)一名攀爬總統官邸南側護欄的闖入者。

2021-01-26

我國玻璃鋼拉擠工藝産品應用及現狀

概要 : 拉擠成型工藝是将浸透膠液的連續無撚粗紗、氈、帶或布等增強材料,在牽引力的作用下,通過模具加熱擠拉成型、固化,連續不斷地生産(chǎn)長(zhǎng)度不限的玻璃鋼型材。

2021-01-26

輕量化玻璃鋼迎來好時光

概要: 中國不飽(bǎo)和聚酯樹脂行業協會副秘書長趙鴻漢認爲,我國高鐵時速已達到350公裏,推進高鐵列車的快速運行,輕量化材料成爲重要的組成部分。“三大輕量化材料中的玻璃鋼已成爲内飾結構件的主要材料,目前已形成瞭(le)模塊化系列産品、客車座椅系列産品、洗漱衛生間系列産品、駕駛台和司機室内裝系列産品、聲屏隔音系列産品和出口件系列産品。”

2021-01-26

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