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碳纤维复合材料应用于船舶制造、海上能源开发

时间:2020-03-14 08:09来源:军事
碳纤维复合材料是由碳纤维与树脂、金属、陶瓷等基体复合制成的纤维增强材料,因其具有重量轻,强度高,耐高低温等优良特点,近年来广泛应用于航空航天、体育休闲、高铁汽车、

碳纤维复合材料是由碳纤维与树脂、金属、陶瓷等基体复合制成的纤维增强材料,因其具有重量轻,强度高,耐高低温等优良特点,近年来广泛应用于航空航天、体育休闲、高铁汽车、土木建筑等领域。碳纤维复合材料在质轻高强的同时,还具有优良的耐疲劳性、耐腐蚀性以及比强度高导致的优良施工性能等,使得它在对于材料性能有着特殊要求的海洋领域的应用前景同样不可小觑。近年来,碳纤维复合材料在船舶制造、海上能源开发、海洋工程修复等领域发挥着越来越大的作用。

碳纤维复合材料在船舶上的应用

相比于传统的造船材料,碳纤维复合材料具有天然的优势。首先,碳纤维复合材料具有良好的机械性能。用其制造船体,具有质轻低油耗的特性,而且建造工艺相对简单、周期短、成型方便,因此施工和维护费用远低于钢制船舶。同时由于碳纤维与树脂基体的界面能有效的阻止裂纹扩展,故材料具有良好的耐疲劳性能;此外,由于碳纤维表面的化学惰性,船体具有水生物难以附生,耐腐蚀的特性,这也是船舶建造选材非常重要的因素之一。因此,碳纤维复合材料在船舶制造方面,具有其独特的综合性能优势,目前在这一领域正在得到广泛的应用,同时,从应用领域拓展方面带动了碳纤维产业的发展。

1.1军事舰船

碳纤维复合材料具有良好的声、磁、电性能:透波、透声性好,无磁性,因此可以用于提高军舰的隐身性能。在舰船的上层建筑中使用复合材料不仅可以减轻船体的重量,而且通过在夹层中嵌入有滤波功能的频率选择层,就可以在预定的频率下发射和接受电磁波,从而屏蔽敌方的雷达电磁波。例如1999年挪威海军建造的“skjold”级巡航艇采用了由聚氯乙烯泡沫芯层、玻璃纤维和碳纤维夹层组成的夹芯复合材料,这种设计既提高了强度重量比,具有良好的抗冲击性能,也使得低磁性、抗红外能力以及抗雷达扫描等特性大大增强。2000年服役的瑞典Visby级护卫舰整舰都采用了碳纤维复合材料,具有减重,雷达、红外双重隐身的特殊功能。

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