碳纖維是最重要的無機高性能纖維,這點是由其資料賦性、工業技能復雜性、運用范疇重要性和商業規模性等要素決定的,其首個商業化運用是1972年市售的碳纖維增強樹脂釣魚竿。此后,碳纖維運用快速向以航空航天器主結構材料為代表的高端化開展。
碳纖維最首要的運用方式是作為樹脂材料的增強體,所構成的碳纖維增強樹脂具有優異的性能,其在空間渠道和航空器,電動汽車,卡車,風電葉片,燃料電池等領域,都有著實踐和潛在的運用。下面為大家介紹一下碳纖維復合材料的一些全新應用領域。
碳纖維在先進艦船結構中
CFRP對提高艦船的結構和機動性能等作用十分顯著。瑞典在船艇制作技能方面有著傳統優勢,其夾層復合材料技能居國際一流水平,較早便選用CFRP技能研發軍用艦船。2000年6月下水的瑞典水兵維斯比號護衛艦(Stealth Visby)是國際第一艘在艦體結構中選用CFRP的水兵艦艇。該艦長73.0 m、寬10.4 m、吃水深度2.4 m、排水量600 t;艦體選用CFRP夾層結構,具有高強度、高硬度、低質量、耐沖擊、低雷達和磁場信號,以及吸收電磁波等優異功能。
CFRP還已用于艦船推進器葉片、一體化桅桿和先進水面艦艇上層建筑的制作。低噪聲、安靜運轉是軍用艦船范疇的一項中心技能,是艦船(特別是潛艇)功能的要害目標。因為螺旋槳高速工作時,其槳葉片上會發生時滅的空泡,導致槳葉剝蝕,并伴有激烈的振蕩和噪聲。CFRP葉片不只更輕、更薄,還可改善空泡功能、下降振蕩和水下特性、削減燃油耗費。
碳纖維在軌道交通車輛中
輕量化是削減列車運轉能耗的一項要害技能。金屬制作的軌跡列車,雖車體強度高,但質量大、能耗高。而使用碳纖維復合材料,它不只可使軌跡列車車體輕量化,還可以改善高速運轉功能、下降能耗、減輕環境污染、增強安全性。
碳纖維在軌道車輛范疇的運用趨勢已經開始逐漸從車箱內飾、車內設備等非承載結構零件向車體、構架等承載構件擴展,逐漸過渡到從裙板、導流罩等零部件向頂蓋、司機室、整車車體等大型結構開展;以金屬與復合資料稠濁結構為主,CFRP用量大幅進步。
韓國鐵道科學研討院(KRRI)研發出運轉速度為180km/h的TTX型擺式列車車體,其選用不銹鋼增強骨架,側墻體和頂蓋選用鋁蜂窩夾芯,蒙皮選用CFRP構成的三明治結構,車體外殼總質量比鋁合金結構下降了40%,且車體強度、疲勞強度、防火安全性、動態特性等功能杰出,并于2010年投入商業化運營。
碳纖維在導彈、空間渠道和運載火箭中
碳纖維是現代宇航工業的物質基礎,具有不可代替性。CFRP被廣泛運用于導彈兵器、空間渠道和運載火箭等航天范疇。
在導彈兵器運用方面,CFRP首要用于制作彈體整流罩、復合支架、儀器艙、誘餌艙和發射筒等主次承力結構部件;在空間渠道運用方面,CFRP可確保結構變形小、承載力好、抗輻射、耐老化和空間環境耐受性杰出,首要用于制作衛星和空間站的承力筒、蜂窩面板、基板、相機鏡筒和拋物面天線等結構部件。
在運載火箭運用方面,CFRP首要用于制作箭體整流罩、儀器艙、殼體、級間段、發動機喉襯和噴管等部件。現在,CFRP在航天器上的運用已日益廣泛,其是完成航天器輕量化、小型化和高功能化不可或缺的重要材料。