复合材料:我们去过哪里,我们要去哪里?

复合材料:我们去过哪里,我们要去哪里?

曾几何时,早期的埃及人和美索不达米亚定居者在想要建造坚固耐用的结构时会混合泥土和稻草。复合材料的首次使用记录在公元前1500年,这种需求催生了复合材料产品

古代复合材料被定义为两种或多种不同材料的组合,锯草为包括船只和陶器在内的产品提供加固。

公元1200年,在成吉思汗时代,据记载,第一把复合弓——据说是准确而有力的——是由蒙古人发明的。使用木头、骨头和“动物胶”的组合,这些弓被压制并用桦树皮包裹。

一种广泛使用和众所周知的复合材料是混凝土,其中小石头或砾石通过水泥粘合在一起。水泥在压缩下具有一定的强度,但可以通过添加钢筋、网、电缆或电线来加固。

合成产品

快进到1900年代初期,开发了乙烯基、酚醛树脂、聚酯和聚苯乙烯等材料。天然的单一树脂无法与合成产品相提并论。然而,单独的合成材料无法为某些结构应用提供足够的强度。

1932年,Owens Corning推出了第一批商业出货的玻璃纤维产品─“Dust Glass Stop”过滤器。

聚合物(塑料)与玻璃纤维相结合,非常坚固且重量轻。就这样,纤维增强聚合物(玻璃钢)行业开始了。

需要是发明之母

直到第二次世界大战(WWII)才创造了复合材料的许多进步。例如,军用飞机需要用于轻型应用的替代材料。除了具有高抗拉强度和重量轻外,工程师还对复合材料进行了试验,发现例如玻璃纤维复合材料对无线电频率是透明的。复合材料很快被改编并用于掩蔽电子雷达设备。

二战结束后,一些复合材料产品创新者试图在不同的利基市场领域引入复合材料。最早的应用之一是在船上。1946年,第一艘商用船体问世。

当Brandt Goldsworthy接受并推广该工艺,将机器推向市场,并为海洋、汽车行业、太空探索和航空领域的产品提供先驱力量时,拉挤工艺制造的产品就可以从其他公司获得并在市场上销售。他甚至因发明拉挤成型而受到赞誉——拉挤成型是一种制造玻璃纤维增​​强型材的制造工艺。

目前,拉挤成型生产的产品包括身体防护装备(Kevlar)、汽车零件、建筑和基础设施零件(杆、槽、杆)运动和娱乐设备、工具手柄、火车坡道和医疗设备。

复合材料的使命

复合材料行业在70年代得到了真正的发展。开发了增强纤维和更好的塑料树脂。这时,全球公司杜邦公司发明了被称为凯夫拉尔的芳纶纤维,用于以轻便和坚固着称的个人身体防护设备。此外,大约在这个时候,碳纤维被开发出来。

玻璃纤维由玻璃纤维或长丝增强的塑料制成。它们可以捆绑并编织成布。有时,它们被切成较短的长度并排列成矩阵。在拉挤成型中,部件的全长通常是连续纤维

今天,由于其重量轻、高强度和低维护/长期可持续性的特性,碳纤维越来越多地被用作钢部件的理想替代品。尽管复合材料行业仍在发展,但它的发展和受欢迎程度正在上升。

创新与应用

复合材料新应用的创新和开发将继续推动增长。玻璃钢复合材料行业处于发展阶段,正在彻底改变建筑和基础设施、汽车和航空航天市场。

体育和娱乐以及海洋中的许多特定行业应用也发生了巨大的转变。随着越来越多的细分市场利用复合材料的柔韧性、耐用性、耐腐蚀性和高拉伸性能,新应用和创新的潜力巨大。

2015年,先进复合材料制造创新研究所(IACMI)——由美国能源部设立的耗资2.59亿美元的公私合营机构——将引领复合材料的创新。目标是使先进复合材料的制造成本更低、能耗更低,并且更易于回收。

因此,一旦开发出新的纤维和树脂,将有助于为复合材料创造更多的应用。可回收的树脂将推动对环保、坚固和轻型产品的需求。

IACMI首席执行官John A.Hopkins说:“IACMI的协作结构允许私营企业与研究机构和国家合作伙伴合作,以加速尖端制造技术的开发和采用。从IACMI项目中学到的重要知识可以帮助我们实现为汽车、风力涡轮机和压缩气体储存等行业创造低成本、高能效的复合材料制造的目标。”

研究和市场分析师Grandview Research预计,从2020年到2027年,全球复合材料市场将以7.6%的复合年增长率增长。2019年,受轻质材料需求上升的推动,市场规模估计为890亿美元在汽车和运输、风能、国防和航空航天领域。

事实上,由于对节能汽车的需求,预计汽车行业将在预测期内刺激市场增长。此外,凭借其高抗拉强度和轻质特性,复合材料越来越多地被用作木材、钢和铝等传统材料的替代品。

为什么选择复合材料

复合材料正迅速成为首选材料,因为它们具有高抗拉强度、耐腐蚀、耐用且重量轻。与信誉良好的制造商合作,确定基质和钢筋的适当组合。通过这种方式,可以生成具有针对特定目的的特定需求定制的属性的配置文件。

复合材料也可以定制以导热或隔热。此类复合材料广泛用于电子设备,包括晶体管、太阳能电池、传感器、检测器、二极管和激光器,以及防腐和防静电表面涂层。

金属氧化物复合材料具有特定的电气特性:广泛用于制造更小的硅芯片,这些芯片可以更密集地装入计算机。这提高了计算机的内存容量和速度。氧化物复合材料——用于电缆——也用于产生高温超导性能。

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)均为用户上传并发布,本站仅提供信息存储服务。如侵犯到您的权益,请附证明材料发送邮件:1811687158QQ.com,一经查实,本站将立刻删除。
(0)
上一篇 2022年11月18日 21:18
下一篇 2022年11月18日 21:27

相关文章

  • 复合材料与金属和其他基材胶粘处理程序

    作为复合材料加工的一部分,有必要将复合层压板件粘合到金属上,例如钢、铝、其他复合材料和其他各种基材。加工需要多个步骤才能在一系列组件之间实现成功的粘合或粘合。一般来说,将金属和木材粘合到固化复合材料表面时,应遵循以下步骤: 复合材料二次粘合的表面准备可以从固化的层压板开始,或在复合材料的最后铺层过程中开始。 (可选)在铺层期间:作为表面准备的选项,将最后一层...

    6天前
  • 复合材料特性有哪些?

    合成复合材料是与(合成)树脂结合的纤维。这些纤维和树脂有许多不同的种类。这意味着复合材料可以由多种材料组合制成。最著名和最常用的组合是碳纤维和玻璃纤维,以及环氧树脂和聚酯。 复合材料的其他显着特性 各向异性材料 复合材料的另一个独特优势是它们是各向异性材料。这意味着它们的机械性能随不同的晶体取向而变化。结果是复合材料可用于广泛的应用,并取得了显着的效果。相比...

    2022年11月22日
  • 复合建筑材料的种类

    不同类型、特点以及如何为您的建筑项目选择最佳类型 听到“夏天”这个词,你会想到什么?也许是阳光、假期或炎热。那么,“复合”呢?也许甲板,露台,材料?诚然,最常见的装饰材料之一是“复合材料”,该术语指的是包含许多不同产品的一类建筑材料。虽然通常与装饰有关,但要了解不同类型的复合材料远不止于此。 什么是复合建筑材料? 复合材料是由两种或多种具有不同物理或化学特性...

    2022年11月21日
  • 破裂的复合材料零件以及如何修复它们

    不幸的是,在某些时候,您会遇到复合部件以某种方式破裂或损坏的情况。尽管如此,一切都不会丢失,本文将介绍一些有关修复破裂和损坏部件的信息。我们还介绍了一些可能会遇到的常见、特定场景,以及如何让这些部件焕然一新。最后,有一节是关于了解某个部件何时无法修复以及何时该从它继续前进。 胶衣修复 小的凝胶涂层开裂本身并不是一个严重的问题,但是这些小的凹痕会导致水分在下面...

    2022年11月20日
  • 准备您的零件以进行透明涂层

    透明涂层应用介于暗淡的碳饰面和闪亮的透明涂层艺术作品之间,展示了为什么首先使用碳纤维。透明涂层并不全是为了外观。透明涂层负责保护下面的复合材料。碳纤维在原始状态下不受天然保护。阳光会降解树脂和纤维。当碳纤维暴露在阳光下时,它们会变成褐色并在短时间内降解。紫外线稳定透明涂层是实现碳纤维零件制造用途的必要条件。 检查裸露的光纤 在进行透明涂层的准备应用之前,需要...

    2022年11月20日
  • 复合材料的保质期和储存

    “保质期”或“储存”寿命都是几乎所有复合材料制造产品的重要特征。当按照制造商的存储建议存储时,它是给定材料或产品的“失效日期”。遵守这些存储建议可确保在存储的整个生命周期内保持产品质量。 本主题将涵盖各种复合材料产品的平均保质期,如何正确储存它们,以确保未来每次复合材料制造的质量。阅读和理解每种产品的技术数据 (TDS) 和安全数据表 (SDS) 是最佳做法...

    2022年11月20日
  • 为什么复合材料后固化很重要?

    标准空气固化 树脂系统具有从室温到近 500 F 的一系列固化机制。为了简化这些树脂,通常有 2 类,室温固化和需要加热(高于室温)才能固化的树脂。许多 2 部分系统的配方都是为了简单起见,将 A 部分和 B 部分混合在一起,静置“x”小时和成品复合。 制造零件时,标准空气固化是一种更便宜的选择。空气固化通常不需要烤箱等设备、可能的复杂装袋方案、加热灯以及优...

    2022年11月20日
  • 减轻复合材料零件的重量

    作为用复合材料制造任何东西的一部分(以及某种形式的竞争性质),问题总是会出现,“它能做得更轻吗,我们能走得更快吗?” 好消息:答案通常总是肯定的。然而,零部件的减重之路并不总是一帆风顺。与复合材料中的所有事物一样,优化成本与性能之间存在权衡。可能有上千种不同的减肥方法,很少有严格的正确或错误的方法来执行此操作。零件结构的详细信息和知识对于将信封推到多远以找到...

    2022年11月20日
  • 钻孔复合材料——注意事项

    钻孔是复合材料制造二次加工中最具挑战性的方面之一。为了最有效地钻孔或加工这种材料,了解这些复合材料的不同之处非常重要。因为尽管复合材料在材料特性上具有类似金属的特性,但它们在钻孔和机加工过程中的加工方式却大不相同。因为金属是热的良导体,所以钻孔要容易得多。另一方面,复合材料隔热并且对切削工具有磨损作用,导致切削工具、钻头甚至零件本身的磨损增加。 了解挑战 钻...

    2022年11月20日
  • 什么是拉挤成型?

    拉挤成型是一种使用纤维增强材料和热固性树脂基体的连续低压成型工艺。玻璃纤维增​​强材料通过树脂浴拉伸或注入树脂,其中所有纤维都被液体树脂系统彻底浸渍。浸湿纤维形成所需的几何形状并拉入加热的钢模中。一旦进入模具,树脂固化就会通过在精确升高的温度下进行控制来启动。复合材料层压板在模具的精确腔体形状中凝固,因为它被拉挤成型机连续“拉动”,因此得名 - 拉挤成型。

    投稿 2022年11月19日

发表回复

登录后才能评论