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碳/碳復(fù)合材料特征有哪些
這里是標(biāo)題一h1占位文字
發(fā)布時(shí)間：
2022/08/03 20:04
導(dǎo)讀：PEEK、碳纖維復(fù)合材料和陶瓷纖維復(fù)合材料具有與金屬相似的耐溫性、耐機(jī)械沖擊性和耐化學(xué)性。由這些聚合物和復(fù)合材料制成的零件具有很多優(yōu)異的性能，那么用3D打印的高性能聚合物材料和復(fù)合材料部件代替?zhèn)鹘y(tǒng)制造的金屬部件可行嗎？
液體成型樹脂基復(fù)合材料作為熱壓罐成型復(fù)合材料之外的最重要的低成本復(fù)合材料，也是高強(qiáng)中模碳纖維復(fù)合材料技術(shù)體系的重要組成部分。目前已經(jīng)完成了與高強(qiáng)中模碳纖維匹配的液體成型環(huán)氧樹脂基體、定型劑和預(yù)定型織物研究，復(fù)合材料力學(xué)性能和復(fù)合材料成型工藝研究，具備了高強(qiáng)中模碳纖維增強(qiáng)液體成型復(fù)合材料穩(wěn)定批量生產(chǎn)能力，形成了液體成型高強(qiáng)中模T800級(jí)復(fù)合材料技術(shù)體系。
據(jù)研究資料表明，只在大梁處用碳纖維復(fù)合材料替換玻璃纖維復(fù)合材料，葉片重量減輕12%，并且具有更高的剛性和耐疲勞性，同時(shí)帶來(lái)更低的運(yùn)輸安裝成本以及維修成本，還有延長(zhǎng)風(fēng)機(jī)使用壽命的成本降低。碳纖維復(fù)合材料的成型方法多種多樣，對(duì)于復(fù)合材料板材的生產(chǎn)制造也有多種選擇，如預(yù)浸料工藝、碳布灌注工藝和拉擠工藝等。
玻璃鋼是一種復(fù)合材料，所用的樹脂基體是分散介質(zhì)，增強(qiáng)材料為分散相，另外在增強(qiáng)材料與基體樹脂之間還有第三相，即它們的界面。這三個(gè)單元的有機(jī)組合，使所制成的玻璃鋼復(fù)合材料具有單獨(dú)組分所不可能具備的優(yōu)異性能，這正是復(fù)合材料得到飛速發(fā)展，日益受到各個(gè)工業(yè)部門重視的主要原因之一。
雖然國(guó)產(chǎn)高強(qiáng)中模碳纖維在的基礎(chǔ)上，性能不斷提高，逐步形成了高強(qiáng)中模碳纖維系列。但是，增強(qiáng)纖維僅僅是高性能復(fù)合材料的關(guān)鍵原材料之一，要實(shí)現(xiàn)高性能樹脂基復(fù)合材料綜合性能的全面提升，還需要從復(fù)合材料界面、樹脂基體、復(fù)合材料制備工藝等多方面開展系統(tǒng)研究。
植物纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的熱導(dǎo)率明顯低于玻璃纖維及碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，具有更優(yōu)異的隔熱性能。在纖維體積分?jǐn)?shù)和鋪層方式相同的情況下，碳纖增強(qiáng)復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)約是其他幾種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的6倍以上，這主要是由于碳纖維的主要成分石墨具有高度整齊排列的晶體結(jié)構(gòu)。
是韌性材料。玻璃鋼制品它是以玻璃纖維及其制品（玻璃布、帶、氈、紗等）作為增強(qiáng)材料，以合成樹脂作基體材料的一種復(fù)合材料。復(fù)合材料的概念是指一種材料不能滿足使用要求，需要由兩種或兩種以上的材料復(fù)合在一起，組成另一種能滿足人們要求的材料，即復(fù)合材料。例如，單一種玻璃纖維，雖然強(qiáng)度很高。
碳纖維復(fù)合材料因具有優(yōu)異的質(zhì)量強(qiáng)度比而備受關(guān)注，采用3D打印技術(shù)將纖維增強(qiáng)材料通過(guò)連續(xù)或短切的形式與傳統(tǒng)高分子塑料復(fù)合，可顯著提高零件的強(qiáng)度、耐熱性及抗沖擊性。在航空航天、汽車和制造行業(yè)，3D打印的碳纖維部件正在迅速取代模壓碳纖維和金屬部件高性能原型和最終用途零件。近日公布的“”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，也將纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料增材制造技術(shù)與裝備研究納入其中，并特別強(qiáng)調(diào)研制纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料多絲束擠出增材制造裝備。
研究方向復(fù)合材料設(shè)計(jì)與制造，包括功能復(fù)合材料及復(fù)合材料界面改性、復(fù)合材料制造工藝、復(fù)合材料設(shè)計(jì)與仿真、復(fù)合材料制造裝備其他要求
風(fēng)力發(fā)電發(fā)展至今，轉(zhuǎn)子葉片也已更新?lián)Q代多次，從最開始的木質(zhì)葉片，鋼質(zhì)大梁玻璃纖維葉片，鋁合金葉片，到今天市場(chǎng)主流的玻璃鋼復(fù)合材料葉片，碳纖維復(fù)合材料葉片。
熱固性纖維增強(qiáng)復(fù)合材料包含透光纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、輕質(zhì)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、快速固化纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、仿玻璃/高硬度維增強(qiáng)復(fù)合材料、高平整度纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、低介電纖維增強(qiáng)復(fù)合材料等；
我國(guó)于年代末，引進(jìn)了國(guó)外先進(jìn)的SMC生產(chǎn)線和生產(chǎn)工藝，新型復(fù)合材料防雨水配電柜殼體制造原材料SMC復(fù)合材料具有以下優(yōu)點(diǎn):環(huán)保綠色SMC復(fù)合材料是種不含鹵素，玻璃鋼電纜保護(hù)管，是種新型的復(fù)合材料管，它以樹脂為基體和玻璃纖維為增強(qiáng)材料復(fù)合而成，與不飽和樹脂粘結(jié)成型并能與現(xiàn)代電纜工程建設(shè)相配套的優(yōu)質(zhì)電纜保護(hù)用導(dǎo)管產(chǎn)品。
連續(xù)纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料是陶瓷基復(fù)合材料中性能最為突出的一類材料，是將耐高溫的連續(xù)陶瓷纖維植入陶瓷基體中形成的一種高性能復(fù)合材料，具有高強(qiáng)度和高韌性，特別是具有與單一陶瓷不同的非災(zāi)難性斷裂方式，受到世界各國(guó)研究人員的極大關(guān)注。隨著纖維制備技術(shù)和其他相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，人們逐步開發(fā)出制備這類材料的有效方法，使得纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料的制備技術(shù)日漸成熟。連續(xù)纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料已經(jīng)開始在航空航天、國(guó)防等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
近年來(lái)，樹脂基復(fù)合材料的吸波透波性能已得到廣泛研究。玻璃纖維以其較低的介電損耗、較好的耐腐蝕性能和優(yōu)異的力學(xué)性能，已作為透波材料被廣泛應(yīng)用于雷達(dá)天線罩等結(jié)構(gòu)中。植物纖維增強(qiáng)復(fù)合材料除具有輕質(zhì)、環(huán)保，以及與玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料相近的比強(qiáng)度和比模量外，其透波性能也很優(yōu)異。植物纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的介電常數(shù)和介電損耗均低于碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，并與玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的介電性能相近。
摘要：優(yōu)異性能的碳纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料(CFRPs)在各領(lǐng)域的快速應(yīng)用發(fā)展給復(fù)合材料廢棄物的回收帶來(lái)了挑戰(zhàn)，尤其是碳纖維增強(qiáng)熱固性復(fù)合材料。為有效回收碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，促進(jìn)復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，本文從多個(gè)角度對(duì)廢棄CFRPs回收再利用研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述，包括各回收工藝技術(shù)特點(diǎn)、應(yīng)用領(lǐng)域及可降解樹脂實(shí)現(xiàn)回收CFRPs的新策略。最后對(duì)CFRPs回收再利用技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。
高溫?zé)峤夥m然既可以應(yīng)用于玻璃纖維復(fù)合材料，也可以應(yīng)用于碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，但是在整個(gè)回收過(guò)程中，存在高能耗、樹脂無(wú)法回收及纖維性能損傷嚴(yán)重等缺點(diǎn)，而且該方法無(wú)法回收芳綸、超高分子量聚乙烯等有機(jī)纖維。因此，高溫?zé)峤夥ㄗ鳛槟壳拔ㄒ粚?shí)現(xiàn)前期工業(yè)化生產(chǎn)的CFRPs回收技術(shù)還有很多問(wèn)題需要解決。
這就形成了多種玻璃纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料的制作工藝，如噴射工藝、預(yù)混噴射工藝、預(yù)混澆筑工藝、注模工藝、布網(wǎng)工藝、纏繞工藝等。
航空巨頭和的閃亮新星，A350和787夢(mèng)幻客機(jī)，也是復(fù)合材料在我們環(huán)境中日益普及的象征。飛機(jī)、風(fēng)力渦輪機(jī)、汽車和運(yùn)動(dòng)器材越來(lái)越多地包含這些材料。碳纖維復(fù)合材料仍占市場(chǎng)上復(fù)合材料的少數(shù)——遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于玻璃纖維——但每年以10%至15%的速度增長(zhǎng)。制造商現(xiàn)在必須解決這些材料在使用壽命結(jié)束時(shí)會(huì)變成什么樣的問(wèn)題？在當(dāng)今社會(huì)，考慮產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的影響已不再是可選項(xiàng)，回收問(wèn)題不容忽視。一項(xiàng)研究預(yù)測(cè)，到2025年，全球廢棄的風(fēng)電葉片將超過(guò)4700萬(wàn)噸。
將輕質(zhì)碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用在該領(lǐng)域、具有無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)。但是，測(cè)量桿構(gòu)件為單件產(chǎn)品，若采用目前復(fù)合材料通用的熱壓罐等成型工藝，成本太高，顯然性能/價(jià)格比太低，難以具體實(shí)現(xiàn)。因此，需選用低成本的軟模特種成型工藝，探索碳纖維復(fù)合材料在該領(lǐng)域的應(yīng)用。
航空航天材料逐步邁入碳纖維復(fù)合材料時(shí)代，復(fù)合材料應(yīng)用不斷擴(kuò)大。碳纖維復(fù)合材料具有高強(qiáng)度、高模量、輕量化的優(yōu)點(diǎn)，目前逐步運(yùn)用于飛機(jī)部件并對(duì)傳統(tǒng)金屬實(shí)現(xiàn)一定替代。在航空航天領(lǐng)域，為達(dá)到飛行器輕量化的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)增加有效載荷，降低燃料費(fèi)用，以CFRP為代表的先進(jìn)復(fù)合材料的使用量逐年擴(kuò)大。近年來(lái)，無(wú)論是在單機(jī)上所占的比例還是總使用量，CFRP應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)張，在飛機(jī)上使用CFRP等先進(jìn)復(fù)合材料，不僅是由于其可以大幅減輕機(jī)身重量，而且在耐腐蝕以及抗疲勞性能等方面與傳統(tǒng)合金金屬相比也有較大的優(yōu)勢(shì)。
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