碳纖維材料的全新應(yīng)用領(lǐng)域

碳纖維復(fù)合材料(Carbon Fibre Reinforced Plastics)簡(jiǎn)稱CFRP。碳纖維是最重要的無機(jī)高性能纖維，這是由資料的賦性、工業(yè)技能的復(fù)雜性、運(yùn)用領(lǐng)域的重要性和商業(yè)規(guī)模性等因素決定的，其最初的商業(yè)化運(yùn)用是1972年市售的碳纖維增強(qiáng)樹脂釣竿。 之后，碳纖維的運(yùn)用迅速推進(jìn)到以航空航天器的主要結(jié)構(gòu)材料為代表的高端化。 

碳纖維最主要的運(yùn)用方式是樹脂材料的增強(qiáng)體，構(gòu)成的碳纖維增強(qiáng)樹脂具有優(yōu)異的性能，在空間路線和飛機(jī)、電動(dòng)汽車、卡車、風(fēng)電翼、燃料電池等領(lǐng)域進(jìn)行了實(shí)踐和潛在的運(yùn)用。 下面詳細(xì)為大家介紹碳纖維復(fù)合材料的新應(yīng)用領(lǐng)域。

碳纖維先進(jìn)的艦船結(jié)構(gòu)中

CFRP在提高艦船結(jié)構(gòu)和機(jī)動(dòng)性能等方面的作用非常明顯。 瑞典在艦艇的制作技能上有傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，其復(fù)合材料的技能處于國際一流水平，早期選擇CFRP技能開發(fā)了軍用艦船。 2000年6月下水的瑞典水兵維斯比(Stealth  Visby  )是國際上第一艘選擇CFRP作為船體結(jié)構(gòu)的水兵艦艇。 這個(gè)艦長是73.0 m，寬10.4 m，吃水深度2.4 m，排水量600 t。 船體采用CFRP夾層結(jié)構(gòu)，具有高強(qiáng)度、高硬度、低質(zhì)量、耐沖擊、低雷達(dá)和磁場(chǎng)信號(hào)、電磁波吸收等優(yōu)良功能。

CFRP還用于艦船推進(jìn)器葉片、一體化桅桿和先進(jìn)水面艦艇的上層建筑的制作。 低噪音、安靜駕駛是軍用艦船范疇的中心技能，是艦船(特別是潛水艇)功能的關(guān)鍵目標(biāo)。 因?yàn)槁菪龢咚俟ぷ鲿r(shí)，其機(jī)翼會(huì)產(chǎn)生時(shí)滅的空泡，機(jī)翼會(huì)脫落，伴隨著劇烈的振動(dòng)和噪音。 CFRP刀片不僅更輕、更薄，還可改善空泡功能、降低振動(dòng)和水中特性、降低油耗。

碳纖維在軌道交通車輛中

輕量化是削減列車運(yùn)行能耗的重要技能。 金屬軌道列車車體強(qiáng)度高，但質(zhì)量大，能耗高。 使用碳纖維復(fù)合材料不僅可以減輕軌道列車的車體重量，還可以改善高速運(yùn)行功能、降低能源消耗、減輕環(huán)境污染、提高安全性。

碳纖維在軌道車輛范疇中的運(yùn)用趨勢(shì)開始從車輛內(nèi)飾、車內(nèi)設(shè)備等非搭載結(jié)構(gòu)部件向車身、框架等搭載部件擴(kuò)展，從裙子、導(dǎo)向罩等部件向頂蓋、駕駛室、整車的車身等大型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。 以金屬和復(fù)合資料的縮合濁結(jié)構(gòu)為主，CFRP的使用量大幅度進(jìn)步。

韓國鐵路科學(xué)研究院(KRRI  )開發(fā)了運(yùn)行速度為180km/h的TTX型擺式列車車體，用不銹鋼強(qiáng)化骨架，側(cè)壁和天花板選擇了鋁蜂窩卡盤，表皮選擇了由CFRP構(gòu)成的三明治結(jié)構(gòu)，車身箱的總質(zhì)量比鋁合金結(jié)構(gòu)下降了40%且車體強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、防火安全性、動(dòng)態(tài)特性等功能較好，已在2010年投入商業(yè)化運(yùn)營。

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