由于具有優異的性能,復合材料已經廣泛應用于各個領域,其中主要包括:航空航天、汽車工業、建筑、能源、儲能、基礎設施、海洋、管道和儲罐、體育與娛樂、運輸等十大領域。
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航空航天領域
歐洲空客(Airbus)和美國波音(Boeing)等主要航空原始設備制造商已顯示出在航空領域大規模應用復合材料的潛力,而美國宇航局(NASA)則一直在尋求復合材料制造商為火箭和其他航天器提供創新的復合材料解決方案。
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汽車工業領域
以下列舉復合材料在汽車零部件中的常見應用:
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導流板和擾流板
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進氣歧管
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電池外殼和蓋
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保險杠和保險杠橫梁
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氣缸蓋(如氣門、搖臂、凸輪)蓋
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車窗/天窗框架
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前端格柵開口板
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前向前照燈的殼體
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隔熱板(例如發動機、變速器)
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支柱和覆蓋物
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建筑領域
建筑界在對復合材料的理解和使用方面正經歷大幅地增長。復合材料在大型項目中為建筑師和設計師提供了高性能和價值,并且它們在商業和住宅建筑中的使用越來越多。
在建筑領域,碳纖維的高強度特性正在發揮積極作用。碳纖維強度極高、柔軟易鋪,可用于修補加固建筑物,使其如同全新建筑物。碳纖維層壓板廣泛用于提高樓板和柱子的承重。此外,碳纖維可以抵抗地震損壞,因此還可用于新建建筑物的結構加固,也可以作為鋼筋預制件的替代品。
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儲能領域
復合材料在儲能領域應用包括:
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航空航天用氫氣罐
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氫燃料電池系統
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天然復合材料材質電池
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基礎設施領域
由玻璃纖維、芳綸或碳纖維制成的復合材料越來越多地被考慮用于預張緊、后張緊或增強混凝土。為了取代腐蝕鋼筋,FRP 系統最終可能用于混凝土橋面或其他室外混凝土地板結構。
耐腐蝕特性是碳纖維在基建領域備受青睞的主要因素之一。碳纖維不會腐蝕生銹,因此碳纖維混凝土層可以減薄很多,因為不需要像鋼芯一樣考慮防腐,這樣極大減少了建筑物的混凝土使用量,同時還附帶其它益處,譬如減少成本,加快施工進度,縮短干燥時間等。此外,因為具有良好的導電性,碳纖維可用于屏蔽電磁干擾,可以傳遞樓宇參數信息,成為智能樓宇不可分割的一部分。
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新能源領域
風力渦輪機葉片的輕量化和復雜的翼型形狀使復合材料成為該領域的領導者,使用的模具設計用于以最少的勞動力經濟地制造葉片。目前的研究和開發旨在滿足陸基和離岸系統渦輪和轉子葉片所需的尺寸增加。
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海洋領域領域
幾十年來,FRP 復合材料已成功用于海洋應用領域,例如雷達罩和質量結構、超級游艇、工作船和休閑船。最近,FRP已用于不太知名的應用,例如軸承、螺旋槳、商業艙蓋、排氣裝置和頂部結構。
玻璃纖維復合材料在海洋應用中的使用是GRP應用的第一個重要領域之一。它徹底改變了在多個領域設計和制造大型復合材料結構的能力。船舶在英國通過多種工藝制造,包括手工鋪設的 GRP、樹脂灌注、熱塑性塑料和用于競賽游艇的高性能碳纖維預浸料。
賽艇比任何其他海洋結構物更廣泛地使用復合材料。由于特殊要求,所用材料不是典型的海洋建筑材料。最小重量和最大剛度在其設計中至關重要,以便能夠以最大速度航行,并抵抗海浪和海洋環境中其他因素的影響。
碳纖維增強環氧樹脂復合材料通常用于以蜂窩或泡沫為芯的船體、框架、龍骨、桅桿、桿和吊桿、碳絞盤卷筒和軸系。在不同的國際航行條件下,使用FRP有助于提高性能,并將航行缺陷和故障的危險降至最低。
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管道系統領域
復合材料管道典型應用及產品包括:
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空氣污染控制
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水產養殖
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化學加工
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海水淡化
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石油和天然氣
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水和廢水處理
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管道
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管件和襯里
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管道系統
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油箱內襯
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儲油罐
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工藝容器
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洗滌器
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閥門
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運動休閑領域
一直以來,碳纖維在體育用品領域的表現都很突出,從賽車到滑雪、高爾夫、垂釣以及網球,碳纖維均得到廣泛應用。隨著碳纖維日益普及以及價格回落,已在體育用品中得到更多應用。
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交通運輸領域
長期以來汽車和運輸行業在復合材料市場中占有較大份額,該行業致力于遵守嚴格的法規,例如美國和歐洲政府制定的平均燃油效率(CAFE)標準和歐洲排放標準(EES)。為了減少對全球氣候造成不利影響的二氧化碳(CO2)排放,這些地區的汽車制造商正在集中精力生產具有復合材料的輕型汽車,以符合政府法規并提高汽車的燃油效率。(來源:碳纖維及其復合材料技術)
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