我们生活在一个快速变化的时代,技术进步正在迅速改变着面貌。新材料技术创新步伐不断加快。
单一材料往往无法满足人类多样化的性能需求,向复合材料转变成为必然趋势。
7 种高潜力复合材料揭晓
在这种环境下,复合材料的市场呈现爆炸性增长,并且越来越重视可持续性、低碳足迹、高性能和可回收性等环保特性。
那么,哪些材料被行业专家认为最有发展潜力呢?今天,我们来探讨七种具有巨大潜力的复合材料。
目录
1、高性能碳纤维及其复合材料
高性能碳纤维及其复合材料
碳纤维被誉为“轻质之王”,其密度不到钢的四分之一,而强度却是钢的 5 至 7 倍。它还具有耐高温、耐摩擦、导热、耐腐蚀等优良特性。
碳纤维的主要作用是作为树脂、金属、陶瓷和碳的复合材料的增强材料,以创造先进的材料。
尤其是碳纤维增强环氧复合材料,是目前工程材料中比强度和比模量最高的。
碳纤维的直径仅为 5 微米,约为人类头发宽度的十分之一到十二分之一,其强度超过铝合金的四倍多。
与铝合金结构相比,碳纤维复合材料可实现减重20%~40%;与钢制金属部件相比,重量可减轻 60% 至 80%,令人印象深刻。
另请参阅 铜芯电缆与铝芯电缆:哪个更好?
2. 高性能对位芳纶纤维及其复合材料
高性能对位芳纶纤维及其复合材料
对位芳纶纤维是极其重要的战略材料,其强度是钢丝的5~6倍,比模量是钢丝或玻璃纤维的2~3倍。它的韧性是钢的两倍,而重量却只有钢的五分之一左右。
它既可以用作承受载荷的结构材料,也可以用作具有耐热性、耐烧蚀性和耐腐蚀性的功能材料。
它是世界上产量最大的有机纤维之一,具有高模量、高强度、耐高温、耐酸碱、轻质等特性。
高性能对位芳纶纤维及其复合材料的主要应用包括纤维增强、汽车工业、航空航天、电力设备、轨道交通、军事防护、体育用品、新能源领域。
近年来,我国对位芳纶纤维的研发取得了重大突破,克服了重重技术壁垒。
3、超高分子量聚乙烯纤维及其复合材料
超高分子量聚乙烯纤维及其复合材料
超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维与碳纤维、芳纶纤维并称为世界三大高科技纤维之一。它是目前具有最高比强度和模量的纤维,由分子量为 1 至 5 百万的聚乙烯纺成。
由于其轻质、高强和优异的能量吸收能力,UHMWPE纤维正在逐渐取代芳纶纤维,成为个人防弹防护的首选。
4、碳/碳复合材料
碳碳复合材料
碳/碳复合材料是碳纤维和织物增强碳基复合材料,具有轻质、耐烧蚀性能优良、抗热震性能好、高温强度高、可设计性强等特点。它们被认为是未来最有前途的高温材料之一。
另请参见 AWG 线规比较表
由于其独特的性能,碳/碳复合材料在航空航天、汽车工业和医学领域得到了广泛的应用。
例如火箭发动机喷嘴和喉衬、航天器头盖和机翼前缘的热保护系统以及飞机制动盘。
5.玄武岩纤维增强复合材料
玄武岩纤维增强复合材料
玄武岩纤维具有高强度和刚度、耐高温和耐腐蚀,而且重量轻。
与其他复合材料相比,其具有可生物降解、无毒、环境友好等优点,被誉为21世纪“绿色工业材料”。它们在航空航天、军事和道路运输领域具有重要的应用价值。
6、碳/陶瓷复合材料
碳陶瓷复合材料
碳/陶瓷复合材料综合了高性能陶瓷的高强度、模量、硬度、抗冲击、抗氧化、耐高温、耐酸碱、低热膨胀系数、低密度等特点。
它们构成了一种能够承受高达1650℃高温的新型高温结构和功能材料。
此外,这些复合材料克服了一般陶瓷材料典型的脆性和有限功能,使其被广泛认为是理想的高温结构和摩擦材料。
碳/陶瓷复合材料广泛应用于航空航天、国防、能源、汽车、高铁等行业。它们被公认为最新一代飞机和汽车制动系统中最理想的高温结构和摩擦材料,也被认为是当前制动材料中性能的巅峰之作。
7. 金属基复合材料
金属基复合材料
金属基复合材料以金属及其合金为基体,与一种或多种金属或非金属增强相人工结合而成。它们是现代复合材料的一个重要分支。
另请参阅 了解 CMM 机器:它们是什么以及它们如何工作
这些复合材料的机械特点是高横向和剪切强度,具有优异的综合机械性能,如韧性和抗疲劳性。
此外,还具有导热、导电、耐磨、热膨胀系数低、阻尼性能好、防潮、不老化、无污染等优点。
其卓越的性能使其在航空航天、汽车、电子和机械制造行业得到广泛应用。
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