导 读

近年来,复合材料的应用领域已由最初的航空航天、国防军工产业逐渐向民用工业拓展,在体育休闲、汽车、交通等领域得到广泛应用。在北京冬奥会上,火炬“飞扬”、雪车、头盔、冰刀表面的涂层均采用了复合材料。复合材料是简单的组合吗?行业内是如何定义的?未来产业布局如何?下面请随本专题走进复合材料的世界。

什么是复合材料?

盘点高性能复合材料的十大常见应用领域

  • 近年来,复合材料 (composite material) 这个词用得多了起来。那么什么是复合材料呢?简单说,复合材料是由两种或多种不同的的材料组合而成的材料。其中的一种材料作为基体,其它的材料作为增强相,基体通常是连续的,增强相可以是颗粒、纤维、层板。可以认为增强相是镶嵌在基体里的。这种组合成的材料的性质与它的任何一种成分的材料都显著不同。

  • 由于具有优异的性能,复合材料已经广泛应用于各个领域,而本期系列文章将全面盘点复合材料的主要应用领域,其中包括:航空航天、汽车工业、建筑、能源、储能、基础设施、海洋、管道和储罐、体育与娱乐、运输等十大领域。

复合材料性能测试简述

史上最全!各种复合材料成型工艺汇总

  • 复合材料检测是基于一系列可规范、可比较、可再现的标准来进行的,在本章节中,将国内复合材料的推荐标准进行一定程度的归纳,列出各标准的适用范围、使用心得和可获取结果等。

  • 复合材料成型工艺是复合材料工业的发展基础和条件。随着复合材料应用领域的拓宽,复合材料工业得到迅速发展,一些成型工艺日臻完善,新的成型方法不断涌现,目前聚合物基复合材料的成型方法已有20多种,并成功地用于工业生产

科技部:2021年“十四五”国家重点研发计划项目明细:先进结构与复合材料

工信部:将碳化硅复合材料等纳入“十四五”原材料工业相关发展规划

  • 面向制造强国、交通强国、航天强国建设等国家重大需求部署先进结构与复合材料研发任务,形成国产材料体系化自主研制和保障能力,实现航空发动机、重载火箭、国产大飞机、核电工程装备、深海油气资源开采等国家大型工程等急需的关键结构与复合材料的国内自主供给。

  • 8 月 24 日消息 工信部答复政协十三届全国委员会第四次会议第 1095 号提案称 ,下一步,将以重大关键技术突破和创新应用需求为主攻方向,进一步强化产业政策引导,将碳基材料纳入“十四五”原材料工业相关发展规划,并将碳化硅复合材料、碳基复合材料等纳入“十四五”产业科技创新相关发展规划,以全面突破关键核心技术,攻克“卡脖子”品种,提高碳基新材料等产品质量,推进产业基础高级化、产业链现代化。

复合材料之面面观

  • 树脂基复合材料耐腐蚀性能的研究进展

    树脂基复合材料具有质量小、比强度高、性能可设计性以及耐腐蚀性优良等优点,在航空航天、民用机械等领域获得了广泛的应用。按基体材料的不同,综述了树脂基耐腐蚀复合材料的研究进展和发展趋势,介绍了复合材料的腐蚀机理,简要概述了树脂基复合材料在能源、建筑和汽车制造等工业的应用,并展望了树脂基复合材料在耐腐蚀性能方面的发展前景。

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  • 复合材料性能表征检测与评价

    性能表征的重要性,正确评价材料,为设计与应用打下基础。主要介绍复合材料中具有特点的部分。

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  • 说说如今高铁上的复合材料

    中国高铁的出口意义非凡,因为这不仅仅是单个产业的“出海”,而是整个产业链条的“走出去”。尽管目前中国高铁的市场规模较小,可一旦受到海外市场的认可,将重塑中国制造的全球品牌形象,带动产业链上下游细分领域的发展。

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  • 航空发动机用理想材料——陶瓷基复合材料

    陶瓷材料耐温能力高、力学性能好、密度低,很早就被认为是发动机高温结构的理想材料,但由于陶瓷韧性差,一旦损坏会引起发动机灾难性后果,因而限制了其应用。为提高陶瓷材料的韧性,材料学家经过不懈努力发展出陶瓷基复合材料。

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  • 复合材料在军事上的应用

    材料的复合化是材料发展的必然趋势之一,近代以来,由于科学技术的迅速发展,对材料性能的要求也在日益提高,单质材料越来越难满足高科技对材料性能的高要求,复合材料由于其优异的性能及其可设计性而得到人们的重视。树脂基复合材料是目前技术比较成熟且应用较为广泛的一类复合材料,广泛应用于航空、航天、兵器、船舶、交通、体育器材、基础建设等许多领域。

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  • 海洋新材料之复合材料

    1958年,我国开始复合材料研究,首先应用于军品,发展至今已经实现了民用,但是在海洋工业领域,我国的复合材料应用起步稍微,跟美日等国家相比还有差距。我们探讨海洋领域常用的两大类复合材料:树脂基复合材料和水泥基复合材料。

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  • 复合材料在汽车轻量化的应用、成本分析及加工工艺

    在汽车轻量化中强调运用铝合金复合材料,与其自身特点有很大关系。具体而言,铝合金复合材料是一种生命力强大的材料,不仅密度低、尺寸稳定、强度较高,而且耐磨性好、抗断抗疲劳,还具有良好的塑性与模量等诸多优点。其中锻造铝合金材料优势更为突出,即表面光、洁热锻不氧化,加工余量小、无缺陷,强大的刚度可与合金钢相媲美等,经高强度热处理后的铝锻件在汽车轻量化中的运用越来越广泛。

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  • 复合材料终端应用市场之民用基础设施

    复合材料具有重量轻、耐腐蚀、强度高和寿命长的特性,这些特性使其非常适合在基础设施项目里应用。复合材料正被用于修复道路、桥梁、供水/排水系统和海堤,以加固混凝土和建造弹性结构。虽然使用量在不断增长,但作为结构材料并按体积计算,复合材料在基础设施中使用量仍不到1%。

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  • 桥梁中的碳纤维复合材料拉索的应用特性

    追溯到人类诞生时,桥梁与人类是共同发展的,桥梁的历史就是人类的发展史。在远古,原始人在追逐猎物时,经过小河流,原始人就会用树干搭在两岸来过河,这就是桥梁的由来;在古代,人们发明了人造建筑材料的砖,还创造了砖石构成的拱桥结构;在近代,第二次工业革命后,钢桁架桥成为大跨度桥梁的主要结构形式;在现代,高强钢丝受拉性能的充分利用,斜拉桥和悬索桥不断刷新桥梁的记录。

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  • 碳纤维复合材料在船舶和水下耐压构件中的应用优势

    过去,碳纤维复合材料主要被应用于航天航空领域,近年来,这种先进复合材料也逐步被舰船及水下装备制造行业所重视。本文就介绍一下碳纤维复合材料在船体及水下耐压构件方面的应用优势。

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  • 碳纤维复合材料+新能源,盘点4大发展应用!

    高性能碳纤复合材料是先进复合材料的典型代表,作为结构与功能的一体化材料,碳纤维复合材料在电力产业、石油工业、天然气、电动汽车等新能源领域中扮演着非常重要的角色。而相对于传统化石能源而言的新能源,以新材料和新技术作为基础,包括风能、海洋能、地热能、核能、太阳能等可再生能源以及对传统能源技术进行变革所形成的新的能源等,碳纤维复合材料在新能源产业的应用是符合时代主题的发展的必然方向,我们必须重视并为之努力。

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  • 耐腐蚀复合材料和原位固化管道

    在建设包括地下管道在内的一些基础设施时,许多城市和企业倾向于使用铸铁材料。虽然铸铁是一种耐用型材料,但随着时间的推移,一些腐蚀性物质会逐渐侵蚀管壁并最终导致管道破裂。管道内部运输的水,废物或腐蚀性化学物质则会渗入周围的土壤中,带来进一步的环境危害。

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  • 复合材料在建筑领域中的应用

    随着社会经济快速发展,建筑能耗急剧增加。在节能和环保的发展主题下,降低建筑能耗迫在眉睫。建筑材料是影响建筑功能的重要因素。目前,我国正重点推进用节能型、生态型、资源综合利用型等绿色建筑材料代替传统建设材料,以达到建筑节能的目的。传统建筑材料如木材、钢材、混凝土等在建筑应用中,由于其自身固有的特点和局限性如木材易腐烂、钢材易锈蚀、混凝土自重大等缺点,以及难以满足侵蚀等特殊环境条件下的使用要求,促使人们不断寻找新的具有综合优异性能的材料来替代。纤维复合材料具有强度高、质量轻、耐腐蚀性好、可设计性强的优点,已在建筑领域得到了广泛应用。

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  • 航天复合材料

    航天复合材料是由两种或两种以上异质、异形、异构的材料通过专门成型工艺复合而成的一种应用于航天飞行器的高性能的新材料体系,复合的目的是要改善材料的性能,或使材料能满足某种特殊的物理性能(如光、电、热、声、磁等)要求。复合材料按使用要求大致分为结构复合材料和功能复合材料,在航空航天领域,和今后 20~30 年的发展主流是用于制造空天飞行器结构件的碳纤维增强树脂基复合材料(简称 CFRP),在此基础上发展结构/功能一体化和智能化结构复合材料,以满足越来越先进的空天飞行器的要求。

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  • 高性能复合材料

    复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的组分材料通过适当的制备工艺复合在一起的多相固体材料。

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  • 仿生自修复材料及其制备

    自修复复合材料,在无外界作用条件下,材料本身能对内部缺陷进行自我恢复,是一种在物体受损时能够进行自我修复的新型材料。材料在使用过程中不可避免地会产生局部损伤和微裂纹,并由此引发宏观裂缝而发生断裂,影响材料正常使用和缩短使用寿命。

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高端访谈

  • 杜善义院士:我们要重视复合材料的基础研究

    随着新能源汽车、高端制造、军工等行业的快速发展,我国制造业越来越注重复合材料行业发展。且随着我国“2030年碳达峰、2060年碳中和”目标的提出,复合材料的发展优先级越来越靠前。为了深入了解复合材料行业存在的问题及发展策略,《Carbontech magazine》杂志副主编李彬彬特约采访力学和复合材料学家杜善义院士,杜院士在接受采访时说:“我们要重视复合材料的基础研究!”

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  • 张立同院士:纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料

    2020年12月18日,中国工程院院士、西北工业大学教授张立同 出席首届中国产业链创新发展峰会并作主题演讲。

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  • 蹇锡高院士:呼吁关注热塑性复合材料

    热塑性复合材料是以PP、PE、PA、PBT、PEI、PC、PES、PEEK、PI、PAI等热塑性塑料为树脂基体,以玻纤、碳纤等为增强树脂的复合材料;相比较,热固性复合材料则是以环氧树脂、酚醛树脂等热固性塑料为树脂基体。

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  • 董绍明院士:我国复合材料产业升级路径以专业化、差异化取胜

    11月5日,中国工程院院士、中国科学院上海硅酸盐研究所学术委员会主任董绍明出席“第八届国际复合材料科技峰会(ISCT8)”,并为大会分论坛“新材料产业应用创新高峰论坛暨产业推介会”致辞。

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  • 孙晋良院士:要做就做自己的东西

    在杨浦区黄兴公园旁,有一座特别的展览馆一一上海院士风采馆,它是全国首家以集中展示两院院士风采为主题的专门展馆,是对广大市民尤其是青少年进行爱国主义和科普教育的重要基地,也是院士进行学术交流和探索创新思维的场所。

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  • 院士、专家:让飞机更轻盈,复合材料技术亟待创新迭代

    6月24日在南京召开的中国工程院国际工程科技战略高端论坛上,26名院士在内的知名专家,政府、企业界代表300余人,聚焦“复合材料技术与装备”,探讨新一代复合材料技术与装备、智能成形制造技术与装备发展,积极服务国家重大工程,交流最新研究成果和进展,梳理未来发展思路和目标。

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  • 西工大成来飞教授:陶瓷基复合材料的应用延伸是必然趋势

    2020年1月10日上午,西装笔挺的成来飞正站在北京大会堂的舞台前,任凭来自四面八方的闪光灯聚焦在他的身上。手里捧着的红色证书重量虽轻,但这份荣誉在他的心里却沉甸甸。

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  • 国防科大肖加余教授:先进复合材料未来的发展在于“顶天”和“立地”

    作为国内最早从事先进复合材料教学和科研工作的大学之一,国防科技大学(以下简称“国防科大”)始终保持着教学与科研并重,在助推中国先进复合材料技术和行业发展的道路上贡献着不可磨灭的力量。近日,记者专访了该校空天学院材料科学与工程系教授肖加余,他提到,先进复合材料未来的发展在于基础研究的“顶天”与应用研究的“立地”。

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未来展望

从2010年-2020年,在这过去的十年中,复合材料带给我们哪些创新呢?又有哪些改变了现在我们的生活呢?

在航空航天的传统复合材料市场中,波音787于2011年开始服役,而具有类似复合材料的空中客车A350 XWB出现在2015年。庞巴迪的 C系列单通道飞机(用树脂注入制备复合材料机翼),在2016年开始服役。空中客车随后在2018年收购了C系列产品线,并将其更名为A220。最终,令人遗憾的是,2019年,欧洲飞机制造业巨头空中客车公司发表声明说,由于大客户削减订单,空中客车决定停止生产A380超大型喷气式客机,并在2021年完成所有A380订单交付。

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