复合材料产品对我们日常生活的影响

复合材料产品对我们日常生活的影响

复合材料产品用于我们日常生活的许多方面 ─ 它们存在于地板、墙壁、您的车辆和您的家中。 

那么,什么是复合材料?更重要的是:

  • 复合配置文件有什么用;
  • 为什么这有关系?

当组合具有不同物理特性的 2 种或多种材料时,会产生复合型材。例如,可以将压缩性好的材料与拉伸性好的材料结合起来,形成可压缩和可拉伸的复合材料。

这篇文章将探讨复合材料的使用及其重要性。制造商可以混合和匹配成分的组成,以满足应用的特定需求。因此,通过组合特定的组件并对其进行调整,可以生产出满足特定要求的复合材料。

纤维增强聚合物 (FRP) 的一个关键特征是其成分的组成可以根据各自应用的要求而变化。FRP 是在称为拉挤成型的过程中生产的。

以下是 FRP 制造中最常用的 3 种纤维增强材料及其实际应用示例。

拉挤纤维的类型

根据手头的项目,建筑商和项目工程师在他们可以使用的纤维方面有多种选择。

每种光纤都有其独特的特性,因此最佳选择将取决于最终产品规格和项目目标。

1、玻璃纤维

最常见和最经济的纤维增强聚合物 (FRP) 产品是通过将原材料(主要是硅砂)熔化成极其细腻的细丝制成的。这些细丝被捆绑在一起形成股线或粗纱,然后拉过树脂浴并固化以制造玻璃钢。

作为广泛应用于各行各业的最古老的纤维增强材料之一,据记载,玻璃纤维早在大约 4,500 年前就已开始使用。当时,据记载古埃及人曾使用玻璃纤维来加固器皿和锅具。

与此同时,回到今天,在世界各地,玻璃纤维的生产有多种用途。然而,它们广泛用作 FRP 复合材料的增强材料。当用于 FRP 时,玻璃纤维可提高拉伸强度、尺寸稳定性和蠕变性,以及抗冲击性和耐化学性。  

此外,还使用精选的特种玻璃纤维,因为它们具有特定的性能特征。例如,无碱玻璃是极好的电绝缘体。 

玻璃纤维用途广泛,是最常见的纤维增强材料。尽管玻璃纤维非常轻,但它比碳纤维重,而且 没有碳纤维那么硬。

但是,玻璃纤维的一大优点是它更耐冲击,断裂伸长率更高。因此,如果您需要具有高抗冲击性的低成本产品,玻璃纤维增​​强材料是一个不错的选择。

玻璃纤维终端产品

玻璃纤维被广泛应用于各种行业,因为它是市场上最常用的纤维增强材料。使用示例包括:

玻璃纤维管和管道常用于天线外壳、工具手柄、光纤电缆、非导电梯轨等。玻璃纤维垫,也称为棉絮,用于隔离房屋和其他建筑物。

玻璃纤维在电子产品中用作许多印刷电路板的基材。

汽车:雪佛兰克尔维特汽车车身可能是最著名的例子,它几乎完全由玻璃纤维制成。大多数复制车和套件车都有玻璃纤维车身。

  • 玻璃纤维窗增强材料具有卓越的结构和热性能。
  • 用于可再生能源的风力涡轮机叶片和其他产品。
  •  海洋应用,特别是用于造船。

2.芳纶纤维(凯夫拉)

芳纶纤维由聚酰胺纤维制成是合成纤维。芳纶纤维具有 出色的抗冲击性,通常被称为凯夫拉纤维,它不导电,以用于防弹背心而闻名。

它的伸长率高于碳——尽管低于玻璃——耐高温,具有出色的耐腐蚀性,重量轻,模量高。它是一种适用于广泛应用的有效增强材料。芳纶的密度范围从 1.38g/cm3 到 1.47g/cm3。

超高强高模纤维主要含有对位取向的亚苯基环,而耐热阻燃芳纶纤维则含有高比例或间位取向的亚苯基环。

芳纶纤维终端产品

  • 防弹保护保护军用和民用车辆的背心和装甲。
  • 体育用品运动鞋和运动服、运动器材和特许运动商品。这还包括需要抗冲击性的最终产品。例如,自行车轮胎。

体育和娱乐产品构成了世界上最大的制造市场之一。研究公司 Lucintel预测全球零售体育用品行业价值 5 万亿美元,每年为美国带来 1100 亿美元的收入。独自的。在美国,美国的体育用品市场是价值数十亿美元的产业。 

  • 电子外壳手机等便携通讯设备。

3.碳纤维

碳纤维的碳含量为 90% 或以上,由一系列前体纤维制成。前体的一些例子包括人造丝、沥青、木质素或聚丙烯腈 (PAN)。为了制造碳纤维,然后对它们进行处理、加热、拉伸和碳化。

碳纤维具有更高的拉伸强度,并且比大多数其他纤维重量轻得多。但是,它的抗冲击性较差,导电性高,与金属直接接触时会引起腐蚀。

为了克服腐蚀,应用玻璃纤维或环氧树脂保护层。对于具有金属组件的项目,请记住这一点。

使用的特定混合物成分和前体将导致不同的性能属性。所得碳纤维的性能会有所不同,但上面列出的一般属性适用于所有迭代。

碳纤维终端产品

在 FRP 制造中,碳纤维是仅次于玻璃的 第二受欢迎的 增强材料。碳纤维 FRP 的一些示例包括:

  • 汽车车身部件:用于高性能超级跑车。
  • 燃料电池汽车的氢气罐
  • 运动和休闲用品,例如高尔夫球杆、网球拍、曲棍球棒、自行车和钓鱼竿。
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    投稿 2022年11月19日

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