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簡(jiǎn)述什么是復(fù)合材料及其未來(lái)研究方向

作者:化工綜合網(wǎng)發(fā)布時(shí)間:2022-06-14分類:塑料制品瀏覽:152


導(dǎo)讀:復(fù)合材料,是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料,通過(guò)物理或化學(xué)的方法,在宏觀(微觀)上組成具有新性能的材料。各種材料在性能上互相取長(zhǎng)補(bǔ)短,產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng),使復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材...

復(fù)合材料,是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料,通過(guò)物理或化學(xué)的方法,在宏觀(微觀)上組成具有新性能的材料。各種材料在性能上互相取長(zhǎng)補(bǔ)短,產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng),使復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。復(fù)合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹(shù)脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強(qiáng)材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質(zhì)細(xì)粒等。
  隨著科技的發(fā)展,樹(shù)脂與玻璃纖維在技術(shù)上不斷進(jìn)步,生產(chǎn)廠家的制造能力普遍提高,使得玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料的價(jià)格成本已被許多行業(yè)接受,但玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料的強(qiáng)度尚不足以和金屬匹敵。因此,碳纖維、硼纖維等增強(qiáng)復(fù)合材料相繼問(wèn)世,使高分子復(fù)合材料家族更加完備,已經(jīng)成為眾多產(chǎn)業(yè)的必備材料。目前全世界復(fù)合材料的年產(chǎn)量已達(dá)550多萬(wàn)噸,年產(chǎn)值達(dá)1300億美元以上,若將歐、美的軍事航空航天的高價(jià)值產(chǎn)品計(jì)入,其產(chǎn)值將更為驚人。從全球范圍看,世界復(fù)合材料的生產(chǎn)主要集中在歐美和東亞地區(qū)。近幾年歐美復(fù)合材料產(chǎn)需均持續(xù)增長(zhǎng),而亞洲的日本則因經(jīng)濟(jì)不景氣,發(fā)展較為緩慢,但中國(guó)尤其是中國(guó)內(nèi)地的市場(chǎng)發(fā)展迅速。據(jù)世界主要復(fù)合材料生產(chǎn)商PPG公司統(tǒng)計(jì),2000年歐洲的復(fù)合材料全球占有率約為32%,年產(chǎn)量約200萬(wàn)噸。與此同時(shí),美國(guó)復(fù)合材料在20世紀(jì)90年代年均增長(zhǎng)率約為美國(guó)GDP增長(zhǎng)率的2倍,達(dá)到4%~6%。2000年,美國(guó)復(fù)合材料的年產(chǎn)量達(dá)170萬(wàn)噸左右。特別是汽車用復(fù)合材料的迅速增加使得美國(guó)汽車在全球市場(chǎng)上重新崛起。亞洲近幾年復(fù)合材料的發(fā)展情況與政治經(jīng)濟(jì)的整體變化密切相關(guān),各國(guó)的占有率變化很大。總體而言,亞洲的復(fù)合材料仍將繼續(xù)增長(zhǎng),2000年的總產(chǎn)量約為145萬(wàn)噸,預(yù)計(jì)2005年總產(chǎn)量將達(dá)180萬(wàn)噸。

  從應(yīng)用上看,復(fù)合材料在美國(guó)和歐洲主要用于航空航天、汽車等行業(yè)。2000年美國(guó)汽車零件的復(fù)合材料用量達(dá)14.8萬(wàn)噸,歐洲汽車復(fù)合材料用量到2003年估計(jì)可達(dá)10.5萬(wàn)噸。而在日本,復(fù)合材料主要用于住宅建設(shè),如衛(wèi)浴設(shè)備等,此類產(chǎn)品在2000年的用量達(dá)7.5萬(wàn)噸,汽車等領(lǐng)域的用量?jī)H為2.4萬(wàn)噸。不過(guò)從全球范圍看,汽車工業(yè)是復(fù)合材料最大的用戶,今后發(fā)展?jié)摿θ允志薮螅壳斑€有許多新技術(shù)正在開(kāi)發(fā)中。例如,為降低發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲,增加轎車的舒適性,正著力開(kāi)發(fā)兩層冷軋板間粘附熱塑性樹(shù)脂的減振鋼板;為滿足發(fā)動(dòng)機(jī)向高速、增壓、高負(fù)荷方向發(fā)展的要求,發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、連桿、軸瓦已開(kāi)始應(yīng)用金屬基復(fù)合材料。為滿足汽車輕量化要求,必將會(huì)有越來(lái)越多的新型復(fù)合材料將被應(yīng)用到汽車制造業(yè)中。與此同時(shí),隨著近年來(lái)人們對(duì)環(huán)保問(wèn)題的日益重視,高分子復(fù)合材料取代木材方面的應(yīng)用也得到了進(jìn)一步推廣。例如,用植物纖維與廢塑料加工而成的復(fù)合材料,在北美已被大量用作托盤(pán)和包裝箱,用以替代木制產(chǎn)品;而可降解復(fù)合材料也成為國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)研究的重點(diǎn)。

  另外,納米技術(shù)逐漸引起人們的關(guān)注,納米復(fù)合材料的研究開(kāi)發(fā)也成為新的熱點(diǎn)。以納米改性塑料,可使塑料的聚集態(tài)及結(jié)晶形態(tài)發(fā)生改變,從而使之具有新的性能,在克服傳統(tǒng)材料剛性與韌性難以相容的矛盾的同時(shí),大大提高了材料的綜合性能。

標(biāo)簽:研究方向復(fù)合材料簡(jiǎn)述


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