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复合材料是什么?

返回列表来源:山川复合材料 发布日期 2020-01-14 09:35 浏览:-


复合材料


什么是复合材料?


简单地来说,复合材料是由不同材料结合而成,但依然能保留独自特性的新材料,该合成材料具有一系列独特的特性及质量,比单一材料会更有益处。


复合材料是什么构成的?


任何复合材料都包括基体材料及增强材料部分。基体材料包裹增强材料,并保持增强材料的相对位置。基体帮助把部件表面的受力转移到增强材料中及增强材料之间,多数材料都能发挥基体作用。


广义上,基体材料分类,如:泥浆;水泥;沥青;橡胶;塑料;陶瓷;碳;金属等等。


增强物质具有多种形态,如:粉状或者聚合矿物质;晶须(非常短的纤维);短切纤维;连续纤维等。


纤维能被制成纺织产品,如:毡或布,或各种结构的编织物。纤维材料包含各种材料,如:玻璃纤维,碳纤维,碳化硅,硼纤维,混合瓷,大量的聚合物及天然材料,如:大麻。


复合材料在许多方面上,都不同于传统材料。


最显著的是它们只有经过加工后,才能获得其独特的特性及特点。它们由真正的“原”材料组成。材料寿命、材料储存及生产温度是仅仅三个必须管控的参数。


相比之下,所谓的原材料,如:铝片,不会失去其特性,除非处于一些极其暴露的条件下,否则它会一直保留其特性。处理和使用复合材料就像处理使用食品一样,质量要求“新鲜”。同时,一致性要求符合“食谱”并且注意加工细节。


复合材料在不同领域的应用


复合材料在依赖高性能材料的众多行业中使用。对于航空航天,建筑,汽车,能源,基础设施,海洋,军事和体育市场,碳纤维增强聚合物(CFRP)和玻璃纤维增强聚合物(GFRP)等领域,复合材料提供了低成本、高性能的替代品材料。学术界和各个市场领域也进行了大量的复合材料研发。复合材料已成为所有类型的结构和车辆(包括汽车,飞机,桥梁,建筑物,风力涡轮机,轮船,自行车,防弹衣等)的重要组成部分!


汽车


汽车行业对复合材料并不陌生。除了实现突破性的车辆设计之外,复合材料还被用于减轻车辆重量并减少二氧化碳排放量,可用于车身面板,制动盘甚至车轮毂等制造。


海洋


海洋工业正在使用尖端的复合材料制造技术,设计和材料来使船体更坚固,更轻便,成本效益更高,更耐用,更耐损坏。除了可以使船体更轻,更耐损坏之外,复合材料还可以在海上船只的更多区域找到–从内饰到超级游艇上的家具。


运动休闲


运动器材制造商依靠复合材料来改善其产品的性能。赛车、自行车和雪橇制造商都使用复合材料以实现最佳的空气动力学性能和耐用性。从橄榄球头盔到曲棍球棒再到皮艇再到雪橇,复合材料可以帮助运动员达到最高的表现能力,并为周末勇士提供耐用,轻便的装备。


航天


近年来,飞机工程师一直在用复合材料代替传统材料。复合材料现在是无人机,商用飞机,喷气式飞机和火箭建造中的重要组成部分。


不断上涨的燃料成本,环境法规以及航空客运量的增加,已经推动了航空航天业对复合材料的日益使用。复合材料可用于包括航天器在内的各种尺寸的军用,商务和商用飞机。


军事


世界各地的军事工程师使用轻质复合材料,而不是更传统的材料,以提高装甲车辆、无人机、潜艇和防弹衣的强度和耐久性。


军用级复合材料因其低重量、长寿命和能够帮助保护人和设备免受伤害而在许多应用中得到应用。空中无人机、装甲战斗车辆、潜艇和防弹装甲都可以包含复合材料。


建筑


在世界各地,建筑师和设计师越来越依赖于玻璃纤维和其他复合材料和先进材料的大型项目,以及商业和住宅建筑。


建筑社区在理解和使用复合材料方面正经历着巨大的增长。复合材料为建筑师和设计师提供了在大型工程中的性能和价值,它们在商业和住宅建筑中的应用日益增多。


能源


从风力涡轮机的高性能玻璃纤维到电动汽车和复合材料的回收利用,复合材料和生物复合材料的新进展正在重新定义能源工业。复合材料的新进展正在重新定义能源工业。复合材料有助于风能和太阳能的使用,并提高传统能源供应商的效率。


基础设施


在世界各地,建筑师和设计师越来越多地依赖玻璃纤维和其他复合材料以及先进材料来进行大型项目以及商业和住宅建筑。


建筑界在复合材料的理解和使用方面正经历着巨大的增长。复合材料为建筑师和设计师提供了在大型项目中的性能和价值,并且它们在商业和住宅建筑中的使用正在增加。


简单说下,复合材料在玻璃钢行业的应用特点


树脂


基体材料包括各种类型的聚酯树脂,树脂的体系区别决定了应用的最佳适合性。


不饱和聚酯树脂能提供良好的特性平衡,且成本适中,绝大多数的玻璃钢制品都是由该类树脂构建的。乙烯基酯树脂能改进一定的特性,如:强度及抗热性,但是成本较高,操作性与不饱和聚酯树脂相当。而环氧树脂体系,则多用于防腐或高性能复合材料部件的制造,如航空外壳等等。


纤维


玻璃纤维是由无机金属氧化物所组成,其主要组分是氧化硅及少量氧化铝,氧化钙,氧化镁,氧化硼及氧化锆。精确的组分决定了最终使用性能。现有至少七种商业用玻璃纤维,最常用的是E玻纤,其次是A玻纤,再次是C及S玻纤。玻璃纤维基本上是纯氧化硅,其特点是它的介电常数是商业材料中最低的。


模具


纤维增强塑料(FRP)部件,通过固化工具和成型方法,使用模具设计成型。虽然不是所有的模具都是固化工具,但是大多数固化工具称为模具。最常见的例外是纤维预成型模具。固化工具包括一些元素。至少,固化工具包括模具外壳,其形状与固化部件的外部表面相同。大型模具包含支柱(用以增强局部区域)和框架(用以把模具的重量分配到集中的载重点上,如:角轮,其也能提供移动性的装备。)


越来越多的复合材料产品,正融入我们的生活中的方方面面,带来便利的同时,也产生了很多需要改进的问题,如回收、降低危害等等。


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