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Composite material, with a frame and a matrix
Composite material, with a frame and a matrix

复合材料:两种材料合二为一

<p>复合材料已然蓄势待发。复合材料在各领域的应用日渐普遍。一度应用于水上运动领域的复合材料现在已经拓展应用到了航空、汽车、风电和运动设备中。复合材料的优势是什么?将两种本无法融合的材料组合在一起,形成轻质、坚固的性能,且无论单独使用哪一种,都无法实现相同的性能。</p>
<p><strong>这种复合材料含有增强体部分(</strong>如碳纤维或玻璃纤维)<strong>,</strong>能够保证复合材料的机械强度<strong>,而基质可以为金属、矿物(陶瓷)或有机物</strong>—即热塑或热固性聚合树脂基塑料。目前工业上使用规模最大是碳纤维或玻璃纤维加强的有机复合材料(OMC)。</p>
<p>有机复合材料的显著优势是它的"可定制"性,<strong>尤其是可以通过调整添加剂、改变加强纤维的类型(碳纤维、玻璃纤维)以及纤维在复合材料中的方向来</strong><strong>改变性能</strong><strong>。</strong>&nbsp;这样,就可以通过各种工艺方法(成型、模压成型和注塑等),在考虑到材料将承受的机械应力的同时,制造出全尺寸的复杂部件,来实现真正意义上的“量身定制”。</p>

这种多样性为复合材料提供了绝好的机会。这种性质使得此材料可以根据客户应用环境的技术和经济指标要求进行设计。"

有机复合材料对工业具有天然的吸引力

<p><strong>目前全球每年生产</strong><strong>1000</strong><strong>万吨有机复合材料</strong>&nbsp;<em>(JEC</em><em>数据</em><em>)</em>。这一数字还远远低于其他材料:3亿吨塑料,近17亿吨钢材。但是每年市场仍有约5%的增长。</p>
<p>&nbsp;</p>
<h3>复合材料为解决运输行业减重难题提供了解决方案</h3>
<p style="text-align: center;"><sub><em>复合材料可使飞机总重降低数吨。</em></sub></p>

热固性复合材料占主流的市场

<p style="text-align: center;"><em><sub>建筑行业也开始关注这些材料的特性</sub></em></p>

热塑性复合材料的分水岭

<p>这样的标准促使工作重心聚焦于部件生产工艺的成熟性和自动化程度。在环境温度下,热固性复合材料中的聚酯和环氧树脂以易于管理的自然液态形式存在。而热塑性复合材料是以固态形式存在的。它们是一些需要加热的粉末或颗粒,有时候需要加热到几百摄氏度才能成型。热塑性复合材料通常以树脂预浸渍碳纤维带材或聚合物预浸渍织物,即所谓的“预浸料”半成品形式在市场上销售。对于带材来说,可以采用最为普通的自动纤维铺放工艺<em>,</em>首先进行切割,然后叠放并加热,然后粘合,最后转移到成型机,进行巩固和冷却。</p>
<p>液态热固性复合树脂严格的储存条件使其有效期仅为几个月,而热塑性树脂则不然。在实施过程中,必须专门开发热塑性复合材料的制造工艺,并且使制造周期更短。最后,<strong>可以通过简单的热焊接实现此类材料的组装</strong>:因此热固性复合材料所需的复杂粘合操作次数更少。</p>

热塑性复合材料:可循环利用的材料

<p>最后,与热固性合成材料相比,热塑性合成材料的再循环性能是绝对不容小觑的优势。在寿命周期结束时,大部分材料只被送到了填埋场,因为人们认为循环利用不是经济性选择。Frédéric Ruch 认为&nbsp;“<em>在50年前,这根本不是问题。但是在未来,使用一种不可回收新材料简直无法想像</em>”。这不仅是出于我们的生态意识,也是监管压力所致。<strong>在诸如汽车行业的某些领域,不可回收性已经成为阻碍材料投入应用的一大问题。</strong>在中国,风力发电机的废旧部件回收很快将成为一项法定义务。在这种情况下,能源领域的本地工业企业可能首先关注使用的合成材料的可循环性,特别是在叶片设计方面。</p>

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