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从稻草土砖到航空航天,看复合材料如何在各领域大显神通
来源: 企业家在线 时间: 2017-12-01 浏览: 2954

早在新石器时代,人类就学会使用稻草作为增强材料掺入粘土中晒干制砖,利用植物纤维以增加其抗拉强度,这可以说是复合材料的最早来源。

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简单来说,复合材料就是由两种或两种以上不同性质的材料,通过物理或化学的方法,在宏观(微观)上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短,产生协同效应,使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。

20世纪40年代,因航空工业的需要,发展了玻璃纤维增强塑料(俗称“玻璃钢”),50年代以后,陆续发展了碳纤维、石墨纤维和硼纤维等高强度和高模量纤维,70年代出现了芳纶纤维和碳化硅纤维。这些高强度、高模量纤维能与合成树脂、碳、石墨、陶瓷、橡胶等非金属基体或铝、镁、钛等金属基体复合,构成各具特色的复合材料,在科学技术发达的今天,有着十分重要的作用。

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在复合材料大家族中,纤维增强材料一直是人们关注的焦点。碳纤维复合材料是由碳纤维与树脂、金属、陶瓷等基体材料复合,制成的结构材料。作为新兴的非金属材料,其广泛应用于航空、航天等军事领域。随着相关的制造及使用技术日臻成熟,又带动了碳纤维复合材料在民用领域应用的极大发展,主要应用在汽车机械、建筑材料、文体、化工、医疗等方面,并正在快速的取代传统金属材料成为结构用材的首选。据统计,2016年全球碳纤维市场的需求为76500吨,比上年增长11.8%。

“由于碳纤维具有良好的物理特性及机械性能,质量轻、强度高、设计自由度大、耐冲击、耐腐蚀等,已经成为汽车行业轻量化的重点研究方向之一。”飞天众智中国制造科技服务平台(简称“飞天众智”)技术负责人表示。飞天众智是国内领先的技术服务平台,致力于为技术供需各方提供高效无缝对接服务,碳纤维复合材料的开发、试制、及生产全流程服务正是其特色业务之一。

以某款碳纤维发动机盖为例,飞天众智综合性能、成本、工艺及轻量化效果等因素,对其展开设计、仿真、样件试制与试验等应用研究工作,从而实现整车的轻量化,提高汽车的整体性能。飞天众智复合材料团队由来自国内外多家知名航空院所、复材工厂、咨询公司等技术骨干组成,在复合材料产品的原材料选材、产品设计、仿真分析、优化设计、试样试制、实验规划等方面拥有丰富经验,曾参与过多个航空、军工、汽车、体育竞技复合材料产品的研发和联合设计生产。

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碳纤维复合材料发展如火如荼,但目前的推广应用也存在一定困难。首先碳纤维原材料成本较高;其次碳纤维制品的生产制造技术具有一定局限性,缺乏快速/大批量连接技术,生产周期较长;此外碳纤维无法降解,在循环再利用方面仍存在问题。飞天众智秉承“依托航天复材体系技术、助力复材全流程服务”的核心理念,消化、吸收和创新复合材料全流程一体化服务,致力于根据客户的不同产品需求提供个性化全流程的解决方案。

“一代材料,一代制造”。在制造业的蓬勃发展和研究机构的不懈探索下,碳纤维复合材料完全有实力去担当新一代先进制造业,尤其是先进装备制造业的创新基石。

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