復合材料為生活帶來便利
用
碳芯電纜
如今,離開了電,人們的日常生活可謂寸步難行。因此復合材料領域把關注點放在了如何解決用電難的問題上。
碳芯電纜是目前發展速度較快的一種新型電纜材料,可以有效減少塔架的占地面積,提升載流量。與此同時,可以在較高溫度下使用,有效解決因為惡劣氣候導致的輸電難、用電難的問題。同傳統的鋼芯鋁絞線不同,碳纖維復合芯導線具有輸電能力強、拉伸強度高、壽命長、節約土地資源和抗冰災等優勢。長期以來,我國的碳纖維復合芯導線市場大部分被“外來和尚”占領,而隨著我國智能電網改造任務和新建任務的加快,我國急需擁有自己的碳纖維復合芯導線生產企業,以滿足國內市場需求。據了解,未來幾年內國內一些代表企業將形成年產數萬公里的碳芯電纜的生產能力。
高模量玻璃纖維織物布
看似平淡無奇的布能用做什么呢?
高模量玻璃纖維織物布實際上可以有效地減輕葉片的重量,從而實現整體風力機的靜態和動態載荷的降低。
日前,長的6MW 75米全玻纖葉片成功下線,該葉片重量超過30噸,葉根部分大彎距高達3萬千牛米,值得注意的是,其中主要承力結構梁帽和葉根材料就是用這種布完成的。
傳統的玻纖布,在不同的織物結構下,具有20GPa-30GPa的彈性模量。但是這種織物布在主纖維方向上獲得更高的強度和高達42GPa的模量。與碳纖維增強葉片相比,無疑它的性價比優勢將擴大,減少葉片的材料和生產成本。
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熱塑性復合材料模板
提到建筑模板,建筑工地上“大塊頭”的膠合板模板先映入腦海,但是這種模板不方便操作,而且不能多次使用。熱塑性復合材料模板的出現,讓工人們輕輕扳動模板背面的手柄,就可輕松完成加固,然后將下一塊與之拼接,如同兒童安裝一塊塊拼圖。
熱塑性復合材料模板的整體性好,表面硬度高,耐摩擦,易清洗,耐熱寒耐水耐酸堿,抗老化,能承受各種施工負荷;重量輕、施工輕便,省工省時;易脫模,高分子材料與混凝土材料有天然不相容特性,可避免脫模時的強烈敲擊,周轉率高,同時能多次回收再加工。
以澆筑一棟單層建筑面積為475平方米、層高3米、總層數30層的商品房為例,按照6層更換一次膠合板模板,約需膠合板7125平方米,折合原木約需1400根。此外,用于膠合板背面加固的木頭約220根,鐵釘和鐵絲等輔材約1.5萬元。而使用新型復合建筑模板后,這些材料可以全部省去,且兩者使用價格基本持平。
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碳纖維復合材料電動汽車
黑色編織花紋配上流線型炫酷外觀造型,這就是國內款車身主體由碳纖維復合材料與先進工藝制作的車型。
據了解,這款車的核心優勢在于采用碳纖維復合材料輕量科技,整車重1340千克,比傳統車減輕245千克。車身僅218千克(減重48%)。碳纖維復合材料的應用使車平均單位重量的能量吸收比鋼約高2.5倍,顯著提高了汽車的抗沖撞性能和操控性。
按汽油每升7.5元計算,該車型每行駛100公里可節省費用3.75元,假設每年運行2萬公里,每年節約的費用大概是750元。
碳纖維復合材料汽車已成為解決能源和環境問題的一種戰略性產品。汽車工業上常用的碳纖維增強樹脂基復合材料的密度為1.5-2.0g/cm³,這只有普通碳鋼的1/4-1/5,比常用的鋁合金還要輕1/3左右。但碳纖維復合材料的機械性能優于金屬材料,其抗拉強度高于鋼材3-4倍,剛度高于鋼材2-3倍。使用碳纖維材料,減輕車身質量的同時,也可使得功率需求更小,用碳纖維復合材料替換原來的鋼制件,其輕量化效果明顯。
汽車,尤其是跑車在設計時往往需要考慮空氣阻力小的外形,同時兼顧美觀性。在傳統的鋼制薄板沖壓成型時,由于工藝的原因導致外形和結構有一定局限性,而采用復合材料成型則是可以不受約束地制作出各種滿足空氣動力學原理及美觀需求的外形曲面。此外,良好的耐沖擊性和耐腐蝕性使得汽車零部件具有較長的使用壽命和極低的維修費用。
汽車工業協會預測,2014年全年汽車需求量約為2385萬-2429萬輛,增長率為8%-10%。復合材料將推動汽車輕量化發展,但是如何降低碳纖維的生產成本,使碳纖維汽車從概念走向商品,可以說是當前汽車企業仍需要面對的一道亟待破解的難題,同時也是企業間爭奪市場份額的戰場。據業內人士預測,如果要將碳纖維增強復合材料應用于相對便宜的普及價位的量產車,碳纖維的成本還需要下降數倍乃至數十倍。
在碳纖維汽車變產品量產的路上,我國企業正在發力。
碳纖維自行車
相比汽車這個奢侈品,大眾對于自行車并不陌生,而碳纖維自行車已經開始批量生產,是民用領域的成功典范。由于碳纖維是一種兼具碳材料強抗拉力和纖維柔軟可加工性兩大特征的化工新材料,它的密度不到鋼的1/4,但抗拉強度卻是鋼的7-9倍,耐蝕性出類拔萃。這種用碳纖維制造的折疊自行車,質量僅6公斤,為普通自行車的2/5,但是抗撞擊能力卻是普通自行車的8倍。
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