¿Cuáles son las direcciones clave de desarrollo de los materiales compuestos de alto rendimiento?
Echemos primero un vistazo a qué son los materiales compuestos y los materiales compuestos de alto rendimiento.
Los materiales compuestos son materiales con nuevas propiedades que se componen macroscópicamente de dos o más materiales con diferentes propiedades mediante métodos físicos o químicos. Varios materiales se complementan entre sí en términos de rendimiento, creando un efecto sinérgico, haciendo que el rendimiento general de los materiales compuestos sea mejor que el de los materiales componentes originales y cumpliendo con diferentes requisitos.
Los materiales matrices de los materiales compuestos se dividen en dos categorías: metálicos y no metálicos. Los sustratos metálicos comúnmente utilizados incluyen aluminio, magnesio, cobre, titanio y sus aleaciones. Los sustratos no metálicos incluyen principalmente resina sintética, caucho, cerámica, grafito, carbono, etc. Los materiales de refuerzo incluyen principalmente fibra de vidrio, fibra de carbono, fibra de boro, fibra de aramida, fibra de carburo de silicio, fibra de asbesto, bigotes, alambre metálico y partículas finas duras.
Los materiales compuestos se utilizan ampliamente, principalmente en los campos de la ingeniería de infraestructuras y construcción, el transporte, los materiales compuestos para automoción, la energía y la protección medioambiental, y el sector aeroespacial. Entre ellos, la energía eólica, los trenes de alta velocidad y los automóviles, la desulfuración de gases a alta temperatura y los materiales compuestos militares son áreas de gran interés para el desarrollo.
Como su nombre indica, los materiales compuestos de alto rendimiento son materiales compuestos con mayores prestaciones.
Según las diferentes materias primas sintéticas, las fibras de alto rendimiento se dividen principalmente en fibra de carbono, fibra de aramida, fibra de vidrio especial, fibra de polietileno de peso molecular ultraalto, etc. Entre ellas, fibra de carbono, fibra de aramida, fibra de polietileno de peso molecular ultra alto Son las tres principales fibras de alto rendimiento del mundo en la actualidad, y la fibra de carbono es particularmente digna de atención.
Según cifras proporcionadas por instituciones de investigación de mercado de EE. UU., la demanda del mercado mundial de fibra de carbono mantendrá una tasa de crecimiento del 13% antes de 2015, pero la demanda de fibra de carbono de mi país está creciendo significativamente más rápido que el mundo. Se estima que para 2015, la demanda total de fibra de carbono de mi país alcanzará las 16.000 toneladas. Según el plan de la industria de nuevos materiales, la capacidad de producción de fibra de carbono de mi país será de 12.000 toneladas al final del "Duodécimo Plan Quinquenal".
En la actualidad, los nuevos materiales de fibra de carbono han entrado en un período de rápida expansión. En el futuro, el desarrollo aeroespacial, de petróleo y gas, los automóviles, la electrónica y otros campos impulsarán un aumento sustancial en la demanda de materiales de fibra de carbono. . Se entiende que Japón, Estados Unidos, Alemania y otros países tienen un alto grado de concentración de monopolios tecnológicos, y vínculos clave como la seda cruda y la carbonización están controlados por Japón, Estados Unidos y otros países. La fibra de carbono de remolque pequeño está controlada básicamente por Japón, como Toray, Toho y Mitsubishi. Controlada por empresas, la participación de mercado de las tres empresas alcanza alrededor del 70%. El remolque grande está controlado principalmente por Zoltek de Estados Unidos y SGL de Alemania. y Toho de Japón, con una cuota de mercado de alrededor del 80%.
Al igual que otras "barreras técnicas" que enfrentan los nuevos materiales, desde 2000, el gobierno chino ha invertido fondos especiales para promover la investigación y el desarrollo de la tecnología de fibra de carbono. En la actualidad, una pequeña cantidad de productos nacionales de fibra de carbono. desarrollado utilizando tecnología independiente ha alcanzado los estándares internacionales el nivel de productos similares, pero la tasa de nacionalización de los productos de fibra de carbono de China aún no es alta.
Los materiales compuestos a base de resina utilizan polímeros orgánicos como matriz y añaden los correspondientes refuerzos de fibra. También se denominan plásticos reforzados con fibra. Actualmente son un tipo de material compuesto con tecnología madura y la tecnología más utilizada. .
Los materiales individuales son las sustancias más utilizadas en la vida diaria, ya sean orgánicas o inorgánicas. Con la innovación continua de la ciencia y la tecnología, las personas tienen requisitos cada vez más altos para el rendimiento de los materiales. Por tanto, la aparición de materiales compuestos ha sido muy bien recibida por el mercado.
Los materiales compuestos están compuestos por dos o más sustancias diferentes combinadas de diferentes maneras que pueden integrar y poner en juego las ventajas de varios materiales y ampliar la gama de aplicaciones de los mismos. Los materiales compuestos a base de resina son uno de ellos.
Los materiales compuestos a base de resina utilizan polímeros orgánicos como matriz y añaden los correspondientes refuerzos de fibra. También se denominan plásticos reforzados con fibra. Actualmente son el tipo de materiales compuestos más maduro y utilizado. Según los diferentes refuerzos de fibra, los materiales compuestos a base de resina se pueden dividir en plásticos reforzados con fibra de vidrio, materiales compuestos de fibra de carbono, plásticos reforzados con fibra de aramida, etc.
"El mercado, el valor de producción y la aplicación de los plásticos reforzados con fibra de vidrio en mi país han alcanzado el nivel avanzado del mundo y todas las variedades pueden satisfacer la demanda del mercado. Los materiales compuestos de fibra de carbono se utilizan principalmente en el campo aeroespacial y se están desarrollando a nivel nacional pronto.
"Profesor Tang Jianmao, Director del Departamento de Consultoría de la Sociedad de Investigación de Materiales de China.
Los materiales compuestos abarcan muchos campos de la energía aeroespacial
Los materiales compuestos a base de resina aparecieron en los Estados Unidos como Ya en 1932 y se utilizaron principalmente para el sector aeroespacial, no fue hasta el final de la Segunda Guerra Mundial que este material comenzó a expandirse a aplicaciones civiles. Su proceso de producción también se desarrolló desde la tecnología inicial de moldeo manual hasta la fibra actual. La tecnología de moldeo por bobinado, las bolsas de vacío y las correas de presión coexisten con la tecnología de moldeo por inyección, y la calidad y la eficiencia de producción de los materiales compuestos a base de resina han mejorado enormemente. Sin embargo, la investigación y producción de materiales compuestos a base de resina en mi país. Sólo comenzó en 1958. Se utilizó por primera vez en productos militares y luego se expandió gradualmente al uso civil. Además, la tecnología de producción de mi país todavía se importa principalmente del extranjero.
En la actualidad, el compuesto a base de resina. La industria de materiales ha sido catalogada como una de las "diez principales" industrias de mi país. El enfoque de desarrollo del "Segundo Plan de Cinco Nuevos Materiales" establece los objetivos de bajo costo, alta resistencia específica, alto módulo específico y alta estabilidad. con la esperanza de superar las limitaciones de la preparación de materias primas, la producción industrial y los equipos de soporte de materiales compuestos a base de resina.
Los materiales compuestos a base de resina son una combinación de múltiples sustancias y tienen los efectos compuestos de múltiples. En primer lugar, son livianos, tienen buenas propiedades mecánicas y tienen una alta resistencia específica y módulo específico. Tiene las ventajas de una gran resistencia a la fatiga y un rendimiento de absorción de impactos. las propiedades potenciales del material en la dirección necesaria cambiando la fracción de masa y la dirección de distribución de las fibras y agregando aditivos apropiados. La resistencia a la corrosión química, las propiedades eléctricas y las propiedades térmicas pueden mostrar excelentes condiciones. Debido a las características anteriores, los materiales compuestos se utilizan ampliamente en la industria aeroespacial, energética, de la construcción y del transporte ferroviario. En otros campos, los productos producidos incluyen piezas de automóviles, alas de aviones, radares, tubos compuestos, palas de turbinas eólicas, etc. /p>
Entre los materiales compuestos a base de resina, el mercado de plásticos reforzados con fibra de vidrio está relativamente maduro en China, el valor de producción y la aplicación han alcanzado el nivel avanzado del mundo y son ampliamente utilizados. aplicación de alta gama, que representa el nivel tecnológico general y el nivel de industrialización de un país, y se utilizan principalmente en el sector aeroespacial y otros campos.
Según el plan, para 2015, la producción de materiales compuestos a base de resina alcanzará. 5,3 millones de toneladas, incluidos 3 millones de toneladas de materiales compuestos termoestables y 2,3 millones de toneladas de materiales compuestos termoplásticos. La atención se centrará en el desarrollo de infraestructura y construcción, energía y protección del medio ambiente, productos en serie de materiales compuestos y fabricación de equipos relacionados con el transporte y la industria aeroespacial. y aviación, con especial énfasis en la investigación básica y la investigación de aplicaciones de materiales compuestos avanzados representados por nuevos campos de energía, campos de desarrollo petrolero en alta mar, campos de construcción de energía eléctrica, campos de protección ambiental y materiales y desarrollo compuestos de fibra de carbono.