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超高级碳素复合材料

一. 技术背景

复合材料,是由两种或两种以上不同性质的材料,通过物理或化学的方法,在宏观(微观)上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短,产生协同效应,使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。

二. 技术方案概述

产品的核心竞争力:复合材料是一种细长纹线状的材料直径大约为0.005到0.010毫米大部分由碳原子构成。碳原子粘结组成微小的晶体几乎是调整到与纤维的长轴平行。晶体的调整使得纤维具备惊人的强度。成千上万股的碳纤维被粘结成纱线的形式,它可以直接使用或被纺成织物。碳纱线或碳织物与环氧物质合成可以纺织成或模制成各种形状和形式的复合材料。

三. 合作方式及项目阶段

投资和合作方式可协商视情况而定。技术处于成熟阶段。

技术优势

此复合材料结构相比于技术结构抗拉模量度和疲劳特性远优于金属结构。

复合材料属于抗拉模量类纤维。抗拉模量是一种用来测量具有一定直径的纤维所能承受多大的拉力(但不能被拉断)。英制单位的测量是每平方英寸面积能承受多少英磅 – psi。抗拉模量低于3480万psi(2亿4000万kpa)的碳素纤维被归类于低模量碳素纤维。抗拉模量的分类由低到高依次为标准模量,中级模量,高级模量,超高级模量。超高级模量的碳素纤维的抗拉模量为7250万 – 1.45亿psi(5亿 – 10亿kpa)。相比之下,钢材的抗拉模量约为2900万psi(2亿kpa)。因此抗拉模量度最高的碳素复合材料是钢材抗拉模量度的10倍,是铝材抗拉模量度的8倍;而钢材的重量是碳素复合材料的5倍,铝材的重量是碳素复合材料的1.5倍。此外,碳素复合材料的疲劳特性远优于金属结构。用碳素纤维与树脂合成的材料是最抗腐蚀的材料之一。

适用对象

碳素纤维增强后的复合材料可用作制造飞机部件和航天器部件,赛车的车身,自行车车身,钓鱼杆,帆船的桅杆等等,但凡需要重量轻又能满足高强度的各种类型构件。由于此产品被广泛应用在高端制造业,尤其是航天航空业的必须品。

目前,顶级的碳素纤维产品均由极少数欧美和日本企业所垄断,对中国实行技术上的封锁。复合材料的前景一片光明,在许多行业中具有巨大的潜力。其中有:

  • 替代能源——风力发电,压缩天燃气的储存,运输,燃料电池;
  • 高效节能汽车——目前用于小批量生产的高性能轿车,但已开始转向大批量的生产流水线;
  • 建筑和基础建设——轻质预制水泥构件具有防震效用;
  • 原油勘探——用于深海钻井平台的各种浮力,盛水,节流,钻管等等设施。

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