详细盘点复合材料的十三项优势
来源: | 作者:湖南九华碳素高科有限公司 | 发布时间: 2023-01-09 | 1075 次浏览 | 分享到:

目前通过使用传统材料(如金属)生产的任何物品几乎都可以由复合材料制成。虽然在许多情况下已经明确可以采用复合材料,但也存在一些情况,材料的选择会取决于工作寿命、生产产品数量、产品形状复杂性、装配成本以及设计师在开发复合材料方面的经验和技巧等诸多因素。因此,在某些情况下,可以通过将复合材料与传统材料结合使用来达到最佳效果。下面让我们简要地看一下复合材料的诸多好处:

 

 

 

重量轻

 

与大多数木材和金属材料相比,复合材料的重量轻。复合材料轻量化特性在汽车和飞机上很重要,因为重量轻也就意味着燃油效率更高。飞机的设计人员对重量格外关注,因为飞机重量的下降会减少其所需的燃油量,并提高其最高飞行速度。而目前一些现代飞机如波音787 Dreamliner的复合材料使用量比金属还多。

高强度

 

通过结构设计可以使复合材料比铝或钢坚固得多。金属在各个方向上的强度均相同,但是可以通过对复合材料进行工程设计,使其在特定方向上坚固。

高比强度

 

强度重量比是材料相对于其重量的强度。一些材料如钢非常坚固但却非常重,而其他材料如竹竿可能又轻又结实。复合材料可以设计成既坚固又轻巧的结构。这就是复合材料为什么大量用于制造飞机的原因,复合材料可实现用尽可能低的重量获得非常高的强度。当用金属加工某一结构时,为了使其在某一方向上获得更大的强度时,通常必须使该材料变厚,这无疑会增加了重量。而复合材料优势在于可以坚固但却不重。在目前常用的结构材料中,复合材料具有最高的强度重量比。

耐腐蚀性能

 

复合材料可抵抗恶劣天气以及其他可能具有侵蚀性化学物质的破坏。因此,复合材料是处理或储存化学品的良好选择。在室外,它们可以经受恶劣的天气和温度的变化。

高冲击强度

 

通过复合材料结构设计也可以吸收子弹或爆炸等引起的冲击。基于该特性,复合材料可用于防弹背心和面板,并保护飞机、建筑物和军用车辆免受爆炸。

设计灵活性

 

与多数的其他材料相比,复合材料可以更容易地实现具有复杂形状结构件的成型加工,复合材料设计师可以加工几乎任何形状结构件。例如,目前大多数休闲船都是由玻璃纤维复合材料制成的,因为这些材料可以轻松地模制加工成复杂的形状,从而改善了船的设计,同时降低了成本。

零件一体化

 

用复合材料制成的单个零件可以代替金属零件的整个组件。而减少机器或结构中零件的数量可以节省时间,并减少了产品使用寿命内所需的维护成本。

      

 

 

尺寸稳定性

 

复合材料在高温、低温、湿态或干态时均能保持其形状和尺寸。因而在要求紧密配合不变的情况下,复合材料可能是更好的选择,如复合材料广泛用于飞机机翼,保证了机翼的形状和大小不会随着飞机升起或降落而改变。

 

复合材料具有不导电的特性,这意味着它们绝缘。此特性使其适用于电线杆和电子产品中的电路板等。当然该绝缘特性会取决于增强纤维类型,如玻纤、芳纶等本身就不导电,而碳纤维则具有一定的导电性。

非磁性

 

复合材料不含金属,因此,它们没有磁性。它们可以在敏感的电子设备周围使用。免受磁干扰可使MRI(磁共振成像)设备中使用的大型磁体性能更好。设备外壳和工作台均使用复合材料。此外,房间的结构可使用复合材料钢筋来加固医院的混凝土墙和地板。

雷达透明

 

雷达信号可以直接穿过复合材料,这种特性使复合材料成为在雷达设备使用的理想材料。复合材料在隐形飞机(例如美国空军的B-2隐形轰炸机)中起着关键作用,这种雷达几乎无法被雷达看到。

低导热率

 

复合材料是很好的绝缘体,它们不易导热或冷传导。因此,它们可用于建筑物的门、面板和窗户,可在恶劣天气下提供额外的保护。

耐用

 

复合材料制成的结构寿命长,几乎不需要维护。人们尚不确定复合材料可以使用多长时间,因为至今许多原始复合材料的使用寿命还未结束,也就是说许多复合材料已经使用了半个多世纪。


      文章转自:碳纤维及其复合材料技术