复合材料为生活带来便利
用
碳芯电缆
如今,离开了电,人们的日常生活可谓寸步难行。因此复合材料领域把关注点放在了如何解决用电难的问题上。
碳芯电缆是目前发展速度较快的一种新型电缆材料,可以有效减少塔架的占地面积,提升载流量。与此同时,可以在较高温度下使用,有效解决因为恶劣气候导致的输电难、用电难的问题。同传统的钢芯铝绞线不同,碳纤维复合芯导线具有输电能力强、拉伸强度高、寿命长、节约土地资源和抗冰灾等优势。长期以来,我国的碳纤维复合芯导线市场大部分被“外来和尚”占领,而随着我国智能电网改造任务和新建任务的加快,我国急需拥有自己的碳纤维复合芯导线生产企业,以满足国内市场需求。据了解,未来几年内国内一些代表企业将形成年产数万公里的碳芯电缆的生产能力。
高模量玻璃纤维织物布
看似平淡无奇的布能用做什么呢?
高模量玻璃纤维织物布实际上可以有效地减轻叶片的重量,从而实现整体风力机的静态和动态载荷的降低。
日前,长的6MW 75米全玻纤叶片成功下线,该叶片重量超过30吨,叶根部分大弯距高达3万千牛米,值得注意的是,其中主要承力结构梁帽和叶根材料就是用这种布完成的。
传统的玻纤布,在不同的织物结构下,具有20GPa-30GPa的弹性模量。但是这种织物布在主纤维方向上获得更高的强度和高达42GPa的模量。与碳纤维增强叶片相比,无疑它的性价比优势将扩大,减少叶片的材料和生产成本。
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热塑性复合材料模板
提到建筑模板,建筑工地上“大块头”的胶合板模板先映入脑海,但是这种模板不方便操作,而且不能多次使用。热塑性复合材料模板的出现,让工人们轻轻扳动模板背面的手柄,就可轻松完成加固,然后将下一块与之拼接,如同儿童安装一块块拼图。
热塑性复合材料模板的整体性好,表面硬度高,耐摩擦,易清洗,耐热寒耐水耐酸碱,抗老化,能承受各种施工负荷;重量轻、施工轻便,省工省时;易脱模,高分子材料与混凝土材料有天然不相容特性,可避免脱模时的强烈敲击,周转率高,同时能多次回收再加工。
以浇筑一栋单层建筑面积为475平方米、层高3米、总层数30层的商品房为例,按照6层更换一次胶合板模板,约需胶合板7125平方米,折合原木约需1400根。此外,用于胶合板背面加固的木头约220根,铁钉和铁丝等辅材约1.5万元。而使用新型复合建筑模板后,这些材料可以全部省去,且两者使用价格基本持平。
行
碳纤维复合材料电动汽车
黑色编织花纹配上流线型炫酷外观造型,这就是国内款车身主体由碳纤维复合材料与先进工艺制作的车型。
据了解,这款车的核心优势在于采用碳纤维复合材料轻量科技,整车重1340千克,比传统车减轻245千克。车身仅218千克(减重48%)。碳纤维复合材料的应用使车平均单位重量的能量吸收比钢约高2.5倍,显著提高了汽车的抗冲撞性能和操控性。
按汽油每升7.5元计算,该车型每行驶100公里可节省费用3.75元,假设每年运行2万公里,每年节约的费用大概是750元。
碳纤维复合材料汽车已成为解决能源和环境问题的一种战略性产品。汽车工业上常用的碳纤维增强树脂基复合材料的密度为1.5-2.0g/cm³,这只有普通碳钢的1/4-1/5,比常用的铝合金还要轻1/3左右。但碳纤维复合材料的机械性能优于金属材料,其抗拉强度高于钢材3-4倍,刚度高于钢材2-3倍。使用碳纤维材料,减轻车身质量的同时,也可使得功率需求更小,用碳纤维复合材料替换原来的钢制件,其轻量化效果明显。
汽车,尤其是跑车在设计时往往需要考虑空气阻力小的外形,同时兼顾美观性。在传统的钢制薄板冲压成型时,由于工艺的原因导致外形和结构有一定局限性,而采用复合材料成型则是可以不受约束地制作出各种满足空气动力学原理及美观需求的外形曲面。此外,良好的耐冲击性和耐腐蚀性使得汽车零部件具有较长的使用寿命和极低的维修费用。
汽车工业协会预测,2014年全年汽车需求量约为2385万-2429万辆,增长率为8%-10%。复合材料将推动汽车轻量化发展,但是如何降低碳纤维的生产成本,使碳纤维汽车从概念走向商品,可以说是当前汽车企业仍需要面对的一道亟待破解的难题,同时也是企业间争夺市场份额的战场。据业内人士预测,如果要将碳纤维增强复合材料应用于相对便宜的普及价位的量产车,碳纤维的成本还需要下降数倍乃至数十倍。
在碳纤维汽车变产品量产的路上,我国企业正在发力。
碳纤维自行车
相比汽车这个奢侈品,大众对于自行车并不陌生,而碳纤维自行车已经开始批量生产,是民用领域的成功典范。由于碳纤维是一种兼具碳材料强抗拉力和纤维柔软可加工性两大特征的化工新材料,它的密度不到钢的1/4,但抗拉强度却是钢的7-9倍,耐蚀性出类拔萃。这种用碳纤维制造的折叠自行车,质量仅6公斤,为普通自行车的2/5,但是抗撞击能力却是普通自行车的8倍。
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