復(fù)合材料產(chǎn)品與應(yīng)用進(jìn)展

CFRP傳動(dòng)軸

復(fù)合材料產(chǎn)品與應(yīng)用進(jìn)展

CFRP傳動(dòng)軸

CG TEC GmbH使用預(yù)浸料卷繞技術(shù)(Prepreg—rolling technique)制造傳動(dòng)軸。

在此工藝中，預(yù)浸料以特殊的纏繞(Wrap)方法纏繞于芯模上。內(nèi)徑由芯模決定，外徑由預(yù)浸料的壁厚決定。最小壁厚度為0.5 mm碳軸一般為5-90 mm，壁厚和鋪層結(jié)構(gòu)分別由部件的使用情況確定。纖維方向從0°-90°。通過專門的高速打磨機(jī)打磨,使其具備了高精度和優(yōu)異的旋轉(zhuǎn)特點(diǎn)。CG TEC使用新型計(jì)算機(jī)控制的機(jī)器制造了性能優(yōu)異的傳運(yùn)軸。傳動(dòng)軸直徑4-12 mm,10 mm±0.03的碳桿在1 000 m長度上垂度小于0.3 mm。 CFRP桿作為傳運(yùn)軸已廣泛應(yīng)用于交通工具中。

大型衛(wèi)星平臺的高性能碳纖維纏繞壓力容器

(Carbon Overwrapped pressure Vessels)

市場分析顯示, 歐洲衛(wèi)星運(yùn)營供應(yīng)商對提供18 kw功率和1—3噸載荷的新高性能平臺的需求將不斷增加。這種高性能平臺可通過大載荷容量和低結(jié)構(gòu)質(zhì)量的優(yōu)化推進(jìn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。罐系統(tǒng)在質(zhì)量和推進(jìn)劑方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。作為優(yōu)秀的罐設(shè)計(jì)者和制造商,MT航空制造商被指定為罐系統(tǒng)的供應(yīng)商。

最有前景的罐設(shè)計(jì)是碳纖維纏繞壓力容器(copv)，它的薄壁鈦內(nèi)襯保證了防滲漏性及推進(jìn)劑液體的相容性。另外，碳纖維纏繞也保證了高強(qiáng)度和高剛度。薄壁內(nèi)襯(厚壁﹤1 mm)的制造廣泛應(yīng)用了其Spinforming技術(shù)。使用Cassini形狀設(shè)計(jì)保證了大容量(2 000 dm3)。推進(jìn)劑控制裝置(PMD)在低重力條件下使推進(jìn)劑液體流到發(fā)動(dòng)機(jī)。

這種設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)全金屬設(shè)計(jì)相比較減重達(dá)30%。

波音777起落架輪轂蓋

為開發(fā)波音777飛機(jī)起落架的一種新的輪胎壓力控制系統(tǒng)，Crane航空電子公司指定Victrex PEEK短纖維增強(qiáng)聚合物制造包括這種系統(tǒng)的輪轂蓋。

選擇PEEK是因?yàn)椴牧系哪透邷匦?，高的力學(xué)強(qiáng)度以及優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕性。PEEK是一種線性芳香族半結(jié)晶聚合物?，F(xiàn)在PEEK被認(rèn)定是高性能熱塑性聚合物。VictrexPEEK及其混聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為143℃，熔融溫度為343℃。試驗(yàn)表明VictrexPEEK熱變形溫度高達(dá)315℃。波音777輪胎監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)保證了飛機(jī)起飛、降落時(shí)合適的輪胎氣壓。

輪轂包括一個(gè)導(dǎo)管，導(dǎo)管使壓力傳感器與飛機(jī)系統(tǒng)相連，提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。保持合適的輪胎壓力對飛機(jī)安全來說十分關(guān)鍵。在高緯度溫度低至-54℃，而剎車時(shí)溫度高達(dá)200℃，起落架必須能夠承受反復(fù)的硬起落的沖擊。另外，暴露于臭氧，化學(xué)物質(zhì)，液壓油及脫冰液體的腐蝕中。質(zhì)(重)量在聚合物取代鋁輪轂中也是關(guān)鍵因素。每個(gè)輪轂現(xiàn)在質(zhì)量不到7kg，每個(gè)飛機(jī)14個(gè)輪子，減重是相當(dāng)可觀的。

碳纖維增強(qiáng)石(CFS)

纖維增強(qiáng)天然石用于廚房臺面已很多年。Techno Carbon Technologies 現(xiàn)在開發(fā)出一種碳纖維石復(fù)合材料并應(yīng)用于很多領(lǐng)域。

碳纖維增強(qiáng)可以保護(hù)石頭免受破損，增加了新的力學(xué)性能。碳纖維/石由抗高壓天然石，如花崗巖， 與高張力100%碳的碳纖維構(gòu)成，粘接通過預(yù)載荷使環(huán)氧樹脂變硬，產(chǎn)生了一種具備全新性能的復(fù)合材料。

技術(shù)描述

?與鋼相比具備高的壓力穩(wěn)定性；

?高拉伸載荷；

?高強(qiáng)度及動(dòng)態(tài)阻尼特點(diǎn)；

?低的熱膨脹系數(shù)；

?比鋼或鐵更低的比重(低3倍)；

?取決與石頭種類的比重與鋁相同或更低；

?廣泛的適用性。

碳纖維石(CFS)將很快應(yīng)用于很多領(lǐng)域，CFS將取代鋼增強(qiáng)，甚至是混凝土增強(qiáng)，輕質(zhì)CFS結(jié)構(gòu)可以起到抗地震作用，這給建筑業(yè)帶來革命性的變化；在汽車制造中，CFS材料可減重并防撞擊；在造船業(yè)中，具備高扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定性，抗破裂；在機(jī)器制造業(yè)中，振動(dòng)性能很難控制，輕質(zhì)CFS部件具備高的穩(wěn)定性，低的振動(dòng)結(jié)構(gòu)并耐疲勞；CFS由于其高強(qiáng)度，高的振動(dòng)阻尼，抗疲勞性，輕質(zhì)等性能也可能應(yīng)用于風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子葉片中。

另外，滿足環(huán)境要求的CFS技術(shù)，可以用一種環(huán)境友好的方式生產(chǎn)原料，比生產(chǎn)鋼，鋁和混凝土消耗更少的能源。

RocTool在RTM工藝中采用Cage System

RocTool公司已經(jīng)將其Cage System R技術(shù)用于樹脂傳遞成型(RTM)工藝之中。該技術(shù)專門為日產(chǎn)100-1000個(gè)部件的生產(chǎn)速度而設(shè)計(jì)，適用于汽車、運(yùn)動(dòng)休閑和航空航天工業(yè)。

Cage System系統(tǒng)是一種專利的成型技術(shù)，采用電磁感應(yīng)方式加熱模具表面。然后模具在靠近模具表面的水冷卻線作用下快速冷卻下來。由于只感應(yīng)加熱模具表面，該工藝的循環(huán)周期非常短。整個(gè)周期可以指定不同的溫度，例如：注射時(shí)一個(gè)溫度，固化階段則為另一個(gè)溫度。

該公司還與Visteon集團(tuán)合作改進(jìn)該技術(shù)，用于塑料注射。目前的塑料注射工藝需要非常高的速度和壓力。預(yù)熱的材料注入冷的模具中后，其凝固時(shí)需要相當(dāng)大的壓力將其填充到模具中。利用RocTool的Cage System技術(shù)，模具表面可以在接近注射塑料的溫度下快速加熱，從而改善其流變狀態(tài)。

拉擠窗框首次亮相

一個(gè)用玻璃纖維增強(qiáng)塑料(GRP)制成的具有透明、保溫功能的窗戶框架在德國紐倫堡召開的國際窗戶暨門面美化技術(shù)博覽會(huì)上首次亮相。該產(chǎn)品是由Fiberline Composites公司、KHR建筑院的一位教授共同研發(fā)的。

丹麥拉擠制品生產(chǎn)商Fiberline公司說，GRP是隔熱的，因而可減少熱量損失。該復(fù)合材料 窗戶在多變的氣候條件下可以有很長的使用壽命，幾乎無需任何保養(yǎng)。Fiberline公司的技術(shù)解決方案經(jīng)理Peter Kidmose 說：“這個(gè)備受關(guān)注的窗戶有最為優(yōu)雅和細(xì)窄的窗框不僅向人們顯示出優(yōu)雅的外觀，而且由于窗戶玻璃有更大的面積，可以有更多的光線進(jìn)入室內(nèi)。”

Finberline公司希望與歐洲窗戶制造商們共同合作，使這種窗戶得以發(fā)展并進(jìn)入市場。

玻纖門框

美國北達(dá)科他州的Tecton Product公司正在推出他的第一個(gè)住宅用玻纖門框系統(tǒng)。

Tecton Door SystemTM門框在碰撞試驗(yàn)中完成了10次碰撞，超過了5 000次的碰撞標(biāo)準(zhǔn)。該產(chǎn)品在使用、裝配過程中具有耐刮擦凹痕的特點(diǎn)，也不會(huì)卷曲，而且裝配時(shí)間比傳統(tǒng)金屬門框要短。Tecton總裁說：“這要感謝我們專利的Durion丙烯酸和感謝我們專利的Durion丙烯酸和結(jié)構(gòu)玻纖芯材，這些門框然幾年之內(nèi)可以保持像新漆過的木材一樣的外觀?！?/p>

Tecton使用拉擠工藝生產(chǎn)薄壁玻纖型材，為門窗，建筑和制冷行業(yè)的OEM提供零部件，并向建筑行業(yè)提供專利產(chǎn)品。

方便清潔的塑料泵

以色列的AC Engineering公司開發(fā)了一種衛(wèi)生泵，用于食品、牛奶、化學(xué)和醫(yī)藥工業(yè)。它由玻纖增強(qiáng)的聚苯硫醚(PPS)制成。美國明尼達(dá)州Winona的RTP公司提供了制泵原料，一種定制的1300系列PPS玻纖增強(qiáng)化合物，該材料符合FDA標(biāo)準(zhǔn)。

據(jù)RTP公司介紹，金屬泵在食品、醫(yī)藥行業(yè)的使用會(huì)面臨污染等問題，從而導(dǎo)致停工檢修和很高的清潔費(fèi)用。AC公司的泵不需要外部潤滑，不含閥門。泵頭的更換不需要任何工具，有助于消除煩瑣的清潔問題。

Hobas管道降低安裝成本

奧地利一家水電站安裝了一段3 550 m長的Hobas離心澆鑄玻纖增強(qiáng)塑料管道。

該電站的發(fā)電容量為9.9 MW。在工程掃第一階段，1 600 mm直徑、4.3 km壓力管以最高達(dá)4.6 m3/s的流量將水送入Pelton渦輪機(jī)，稍后流量將提高到9.2 m3/s。這條從集水池到斜坡的3 550 m長線路使用的是Hobas管道。

建造商選擇GRP管道的原因是它可以不使用通常的定位點(diǎn)來安裝。HOBAS Sealtight聯(lián)軸器可以讓安裝更經(jīng)濟(jì)。因?yàn)樗鼈兛梢猿惺芄艿赖目v向運(yùn)動(dòng)和角度偏差，同時(shí)又不會(huì)造成任何泄漏。因?yàn)榫€路中的大多數(shù)方向變化可以被聯(lián)軸器識別，因此只使用了很少的彎管。另外，在曲率半徑更小的地方，一些管道還有2.2掃對角剪切，因此管道可以順著地形走勢。據(jù)說，這大大降低了安裝成本。

巴西受益于復(fù)合材料電線桿

公共事業(yè)公司Companhia Paranaense de Energia 在部分電網(wǎng)中選用了專為巴西電力輸送行業(yè)開發(fā)的一套復(fù)合材料電線桿。該電線桿可以為高空電線的架設(shè)提供經(jīng)濟(jì)有效的解決方案。在南美市場，取代傳統(tǒng)電線桿所需復(fù)合材料電線桿數(shù)量可達(dá)到10萬套/年。

Petrofisa是一家纖維增強(qiáng)聚酯和聚氯乙烯管道的制造商，為實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變開發(fā)了該復(fù)合材料電線桿。該電線桿以聚酯和歐文斯科寧的OC 單股無捻粗紗Type30 SE1200為原料，采用纖維繞工藝制成，歐文斯科寧拉丁美洲公司在該地區(qū)進(jìn)行了應(yīng)用研究。歐文斯科寧公司表示，復(fù)合材料電線桿與木質(zhì)或混凝土以及其它傳統(tǒng)材料電線桿相比具有下列優(yōu)勢：

?復(fù)合材料電線桿預(yù)計(jì)具有50年的使用壽命，大約是木質(zhì)混凝土電線桿2-3倍；

?復(fù)合材料電線桿比混凝土或木質(zhì)電線桿輕2-4倍，運(yùn)輸和安裝更簡單且便宜；

?復(fù)合材料電線桿需要最少的維護(hù)，因?yàn)樗鼈儾幌衲举|(zhì)和混凝土一樣會(huì)受到風(fēng)化和腐蝕；

?復(fù)合材料電線桿不導(dǎo)電。

這種電線桿的另外一個(gè)好處是，在與汽車發(fā)生碰撞時(shí)，復(fù)合材料的能量吸收特性可以大大降低駕駛員和乘客受到的傷害。復(fù)合材料電線桿的價(jià)格比混凝土電線桿高1.5-2.5倍，但實(shí)際上，將維護(hù)、安裝成本考慮進(jìn)去后，復(fù)合材料電線桿的總體成本是比較低的。

臍帶式管纜和系纜

深海油氣田作為一個(gè)獨(dú)特的應(yīng)用領(lǐng)域，要求材料必須具有耐腐蝕，輕質(zhì)高強(qiáng)的特點(diǎn)。傳統(tǒng)海上油氣田用材為鋼材，包括將平臺錨固到海底的系纜和連接油井口到平臺的管纜。由于鋼制繩索和管子的質(zhì)量迫使增大平臺的漂浮尺寸，這樣就增加了消耗。另外，鋼材在鹽水浸泡下極易腐蝕，工作壽命短，一般為2-3年，生產(chǎn)中要求周期性檢修和管纜維護(hù)，需要將管纜從海水中取出，按要求維修，再復(fù)原裝回，即要花費(fèi)維修勞動(dòng)成本，還要停產(chǎn)；相比較而言，碳纖維復(fù)合材料則更加適合深海油氣田對材料性能的要求。其性能具有明顯的優(yōu)越性，比如質(zhì)量輕，一個(gè)1 500 m水深的作業(yè)平臺，鋼制繩索重約6 000 t，而改用碳纖維復(fù)合材料質(zhì)量僅1 000 t。另外，高強(qiáng)度、高模量，優(yōu)異的絕緣性能和耐腐蝕性，高的抗疲勞性能，工作壽命可超過25年，極大地減少了維修成本。

臍帶式管纜在海洋油氣田開采系統(tǒng)中是非常重要的，管纜將主生產(chǎn)平臺與分散在各處的油井聯(lián)接在一起。長1英里多，直徑140-175 mm的臍帶式管纜實(shí)質(zhì)上是一束包含高壓軟管，電纜和光纜的大型管線。早期管纜只是簡單地將熱塑性管集束。但隨著深度的不斷增加，新型設(shè)計(jì)將軟管、電纜和光纜放于由塑料型材支撐的不漂浮的不銹鋼管中，然后用熱塑性復(fù)合材料包覆。這種結(jié)構(gòu)能承受長期拉伸載荷，但在2 150 m深度的極端拉伸載荷下，鋼管將伸長。當(dāng)超過電纜的拉伸強(qiáng)度時(shí)，可能會(huì)斷裂，這種高的拉伸載荷要求更高的軸向強(qiáng)度。

如果增加內(nèi)部鋼管壁厚或增加更多的鋼管會(huì)增加管纜的重量。為提高軸向剛度，我們可以加入碳纖維拉擠桿。與鋼的剛度相同，減重卻達(dá)80%。這種桿是由48 k碳纖維和乙烯基酯樹脂拉擠而成。長度為3 050 m，6.5 mm拉擠桿拉伸模量為150 GPa, 拉伸強(qiáng)度為1 730 MPa。Merganser/MC―920海上平臺共四套臍帶式管纜，共需384根碳纖維拉擠桿(620噸纖維)，拉擠桿可卷繞于直徑1.8 m的分卷機(jī)上，尺寸以不超過材料應(yīng)變，方便安裝為前提。

如圖所示，碳纖維拉擠桿排布于外部圓周和臍帶結(jié)構(gòu)內(nèi)部的塑料型材的腔中。擠出成型的塑料型材中分布著不銹鋼管，碳拉擠桿像其它部件一樣以相同的螺旋鋪放角在管纜生產(chǎn)中插入其中，這種設(shè)計(jì)有效地節(jié)約了成本，但同時(shí)在一定程度上使安裝復(fù)雜化，增加了工程成本。

這種細(xì)的碳纖維拉擠桿另一應(yīng)用是以碳纖維系纜替代聚酯錨固纜繩來固定移動(dòng)近海鉆井系統(tǒng)(MODVs)尤其是固定油船或移動(dòng)的水下結(jié)構(gòu)件。在深海石油/天然氣開采中需要大量系纜來固定鉆井系統(tǒng)。碳纖維系纜剛度高，所以性能優(yōu)于聚酯。系纜實(shí)質(zhì)上是由拉擠桿制成的碳纖維繩索，由多根6 mm碳桿集成一束，然后多束碳桿螺旋擰成一個(gè)繩索，繩索用鋼做保護(hù)層，碳纖維系纜將大規(guī)模應(yīng)用于油氣田開發(fā)中。

液壓控制裝置

液壓控制裝置包括一個(gè)閥體和一個(gè)大型船用發(fā)動(dòng)機(jī)的分支導(dǎo)管，此裝置比傳統(tǒng)鋼或鑄鐵件減重7—8倍，更能承受機(jī)械應(yīng)力和振動(dòng)。單點(diǎn)(one-shot)制造工藝使其無需組裝或膠接，產(chǎn)品具有優(yōu)異的抗壓性，使用壽命長和較低的維護(hù)成本(由于其抗腐蝕性)。在商業(yè)上已有應(yīng)用。

預(yù)陶瓷聚合物復(fù)合材料耐磨剎車轉(zhuǎn)子STARBlade

STARBlode復(fù)合材料剎車轉(zhuǎn)子使用公司專有聚合物和碳編織制

造。使用納米工程技術(shù)改進(jìn)耐磨性能，不像傳統(tǒng)金屬剎車盤，復(fù)合材料剎車盤即使溫度增加也運(yùn)行良好。這種剎車盤將耐磨性能引入21世紀(jì)的安全系統(tǒng)，彌補(bǔ)了乘客和大型商用車之間的鴻溝。將碳的優(yōu)點(diǎn)和陶瓷的耐磨技術(shù)相結(jié)合。自從剎車盤投入使用，已呈現(xiàn)多種優(yōu)勢，提高燃料效率，改進(jìn)了制動(dòng)的連續(xù)性和可控性。由于其不受潮濕和溫度影響，因此技術(shù)上優(yōu)于傳統(tǒng)金屬耐磨系統(tǒng)。Stafire公司預(yù)計(jì)在2007年從每年1000件上升到每年2000件。

碳纖維棒球帽

Lichtenstein公司已開發(fā)出世界第一頂碳纖維棒球帽，這種帽子非常耐用并能有效遮避陽光。每頂帽子115歐元。

能量吸收路燈桿

傳統(tǒng)路燈桿是由木材，鋼和鋁制造。今天由玻纖復(fù)合材料制的結(jié)構(gòu)件已呈明顯優(yōu)勢。玻纖路燈桿具有優(yōu)異的表面強(qiáng)度，抗沖擊性和能量吸收性能。高性能并沒有影響其輕質(zhì)和環(huán)境友好性。另外，短的生產(chǎn)周期既節(jié)約了時(shí)間也節(jié)約了成本。Mikkeli Polytechnic研究中心使用 “channel composite”生產(chǎn)的路燈桿使用壽命50年，而且在此期間無需修復(fù)，這也節(jié)省了維護(hù)費(fèi)用，另外，路燈桿屬于環(huán)境友好型，無任何損害環(huán)境的物質(zhì)。

已申請專利的”Channel composite”技術(shù)已獲得很多獎(jiǎng)項(xiàng)，在制造過程中3D增強(qiáng)材料模壓連續(xù)“Channel (panel)”復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。路燈桿隔熱消音，并且路燈桿中空部分可作為電纜管線等通道，路燈桿可使用各種制造方法制造，從手糊到RTM都可被應(yīng)用。芬蘭Tehomet公司每年生產(chǎn)25000—30000根路燈桿。這種產(chǎn)品2005年開始制造應(yīng)用，最初只在芬蘭，后迅速擴(kuò)展到斯堪地納維亞，俄羅斯等地。毫無疑問由于其具備的強(qiáng)大優(yōu)勢，這種路燈桿會(huì)迅速普及，這只是個(gè)時(shí)間問題。

飛機(jī)用輕型氣密性燃料箱

貯罐，無論是儲(chǔ)存氫氣，水或是煤油，都要耐用性和高強(qiáng)度，尤其在不斷要求減重的航空部門。EDO Fiber Science公司一直生產(chǎn)飛機(jī)用復(fù)合材料燃料箱，燃料箱由一系列纖維，樹脂，粘接劑和夾芯制成，沒有任何金屬材料，完全根據(jù)性能要求如飛行速度搞撞擊，耐高濕及重量，進(jìn)行設(shè)計(jì)。自公司生產(chǎn)燃料箱以來，就使用了一系列工藝技術(shù)，最典型的如模壓，手糊和纖維纏繞。通過取代傳統(tǒng)金屬燃料箱，復(fù)合材料達(dá)到減重和節(jié)約燃料的目的，并具備了良好的耐用性和抗沖擊性，由于具備這些優(yōu)勢，貯罐市場不斷增長但需求依飛機(jī)型號而變化。對于現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)，設(shè)計(jì)者傾向于優(yōu)化燃料儲(chǔ)存而不想加額外的燃料箱。對于旋翼 戰(zhàn)斗機(jī)，越來越被關(guān)注改變設(shè)計(jì)以提高抗損壞，抗碰撞能力。

耐高溫達(dá)900℃的結(jié)構(gòu)復(fù)合材料

PYromend Systen開發(fā)了新一代高溫結(jié)構(gòu)復(fù)合材料——PYrosic盡管其工藝容易(在低溫條件下使用熱壓罐/真空袋壓成型工藝制造部件)。在溫度高達(dá)900℃(1650°F)條件下。PYrosic不會(huì)燃燒并且保留其力學(xué)和結(jié)構(gòu)性能。隨著工藝技術(shù)的不斷改進(jìn)，新型PYROSIC材料也具備了更優(yōu)越的力學(xué)性能。減重，設(shè)計(jì)更加靈活，更耐高溫。

Pyrosic是少數(shù)高溫條件下還能保持結(jié)構(gòu)性能的材料之一，與溫度超過350℃ (660°F)時(shí)，有機(jī)復(fù)合材料會(huì)燃燒并融化，而Pyrosic仍然能保持其它完整性和力學(xué)性能。因此它是一種取代有機(jī)基體的理想材料，Pyrosic主要應(yīng)用于熱屏蔽，管道，排污系統(tǒng)部件及武器航空中熱防護(hù)中。

航天飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)管

EDO公司已經(jīng)為航天部門生產(chǎn)制造上發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)管，導(dǎo)管質(zhì)輕，高強(qiáng)，能承受高溫。導(dǎo)管具有復(fù)雜的幾何形狀和混雜結(jié)構(gòu)。主要應(yīng)用于國防，儲(chǔ)存和發(fā)射筒市場。公司提供全方位設(shè)計(jì)，分析及先進(jìn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的生產(chǎn)制造。

乙烯納米復(fù)合材料的智能材料

歐洲一家公司開發(fā)了納米乙烯基酯復(fù)合材料(Nanovin)一種將PVC和粘土顆粘混合的獨(dú)特的納米復(fù)合材料。這種產(chǎn)品在塑性，粘度和流動(dòng)性方面俱備獨(dú)特的優(yōu)異性能。這些優(yōu)異的流變性能使NanoVin成為一種所謂的智能材料，能夠感應(yīng)環(huán)境變化并作出反應(yīng)。應(yīng)用領(lǐng)域在汽車工業(yè)的車體及厚的涂層，如人造皮革。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)消音短艙

由Hexcel Corporation公司制造的消音發(fā)動(dòng)機(jī)短艙包括一個(gè)粘接蜂窩芯，優(yōu)點(diǎn)在于提供了優(yōu)越的消音性能，同時(shí)減輕了結(jié)構(gòu)質(zhì)量，這種產(chǎn)品已經(jīng)被大型發(fā)動(dòng)機(jī)制造商使用，并在2007年4月JEC展上展出。

新型超長見機(jī)片使用WindStrandTM增強(qiáng)材料

歐文斯科寧新近開發(fā)的高性能玻纖增強(qiáng)材料Windstrand應(yīng)用于更輕，功率更大的風(fēng)機(jī)葉片，新一代風(fēng)機(jī)葉片由于與原來的葉片質(zhì)量相同但長度更長，因此發(fā)電量提高12%。以復(fù)合材料技術(shù)為基礎(chǔ)開發(fā)有價(jià)格競爭力的大型風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子是可能的。這里所使用的復(fù)合材料具備更好的力學(xué)性能和抗疲勞強(qiáng)度。兆瓦級生產(chǎn)成本減少3%～6%，這種產(chǎn)品的商用開發(fā)潛力具大，因?yàn)樗〈爽F(xiàn)有結(jié)構(gòu)并產(chǎn)生了新型(5MW+)轉(zhuǎn)子直徑超過120 m的葉片(近海應(yīng)用)在未來五年市場增長率預(yù)計(jì)為15%～20%。

Calipo液化石油氣(LPG)儲(chǔ)罐

捷克Komposit Praha制造的纖維纏繞LPG儲(chǔ)罐使用超快工藝制造(2.5 m/s)。這種抗爆炸的LPG儲(chǔ)罐可以保證總體安全性，具有優(yōu)良的抗壓性能。防火，耐腐蝕，環(huán)境友好型，質(zhì)輕(6.7 kg未裝氣體時(shí))。這種產(chǎn)品是半透明的，利用肉眼檢測，與標(biāo)準(zhǔn)貯罐相比更節(jié)約成本，市場潛力巨大，可以取代金屬罐。

聚氨酯泡沫大型屋頂結(jié)構(gòu)

瑞士Scbalit使用復(fù)合材料織物增強(qiáng)聚氨酯泡沫夾層結(jié)構(gòu)，開發(fā)復(fù)雜形狀的大型屋頂結(jié)構(gòu)，在單一制品中結(jié)合了建筑學(xué)，結(jié)構(gòu)和力學(xué)特點(diǎn)。這種玻纖/聚氨酯泡沫夾層有優(yōu)越的物理性能，如：熱絕緣，氣密性和吸聲性等，無需模壓，只需簡單的切割，就能產(chǎn)生復(fù)雜的形狀，安裝簡單快速，價(jià)格便宜(1250歐元/m2)。外形大，質(zhì)量輕，市場潛力巨大。

復(fù)合材料鐵路排污槽

這種創(chuàng)新型排污槽用于處理鐵路或高速路上的雨水和污水，排污槽是由玻纖增強(qiáng)聚酯樹脂，以手糊或模壓技術(shù)制造。這種復(fù)合材料排污槽比傳統(tǒng)混凝土輕12—15倍，因?yàn)椴恍柚匦蜋C(jī)器安裝成本低30%，安裝期間，火車不必停運(yùn)。排污槽使用壽命為50—70年，而混凝土結(jié)構(gòu)只有20年，復(fù)合材料抗水壓性比混凝土低，因此排污槽高度可以低一點(diǎn)，因此節(jié)約了材料，這種產(chǎn)品已批量生產(chǎn)，在商業(yè)市場已有應(yīng)用并具有大的市場潛力，只俄羅斯就有8 000 km。

AEM/系統(tǒng)先進(jìn)復(fù)合材料艦船天線系統(tǒng)的桅桿結(jié)構(gòu)

閉合桅桿結(jié)構(gòu)是由復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)支撐整個(gè)內(nèi)部甲板，天線和防彈天線盒。復(fù)合材料夾層板內(nèi)嵌頻率選擇層(FSS)來滲透電磁波。這個(gè)滲透層在所要求的頻率下傳輸和接受信號，拒絕敵對雷達(dá)信號。一旦這些電磁特點(diǎn)設(shè)計(jì)到復(fù)合材料夾層中，桅桿結(jié)構(gòu)就能減少雷達(dá)反射截面(Radar Cross Section.RCS)

AEM/S技術(shù)有很多優(yōu)勢。AEM/S提供天線系統(tǒng)的信號控制。開發(fā)新的天線系統(tǒng)是一個(gè)漫長而投資巨大的過程，AEM/S系統(tǒng)可以提供減少艦船RCS的短期方法。正在開發(fā)的天線計(jì)劃很少使用相排列天線，而(AEM/S)結(jié)構(gòu)就能提供安裝這些天線系統(tǒng)的必要的平臺。閉合桅桿的維護(hù)成本減少了，因?yàn)樘炀€不暴露于惡劣氣候，風(fēng)載，鹽水或腐蝕氣體中，直接導(dǎo)致成本的降低。

AEM/S概念由海軍研究研究辦公室(ONR)，實(shí)踐表明，有能力設(shè)計(jì)海軍艦船的閉合桅桿結(jié)構(gòu)，頂端帶頻率選擇面結(jié)構(gòu)，底部是balsa芯材反應(yīng)復(fù)合材料。這種先進(jìn)技術(shù)融合了電磁 ，信號減少，結(jié)構(gòu)，材料和制造技術(shù)。這種全復(fù)合材料，自支撐閉合結(jié)構(gòu)高約100英尺，直徑36英尺，質(zhì)量40噸。

San Diego號在AEM/S系統(tǒng)開發(fā)和成功方面發(fā)揮了重要作用，主要包括頻率選擇雷達(dá)的設(shè)計(jì)，天線集成的控制和天線鋪放和電磁相容性，開發(fā)新天線如集成高頻天線并進(jìn)行天線性能預(yù)測及主要閉合雷達(dá)系統(tǒng)的評價(jià)。

頻率選擇雷達(dá)設(shè)計(jì)工藝要求電磁性能，力學(xué)性能，材料工程的綜合考慮，通過閉合天線系統(tǒng)對信號的接收和屏蔽實(shí)現(xiàn)最佳桅桿壁厚。另外，力學(xué)強(qiáng)度考慮因素與復(fù)合材料蒙皮與芯材緊密相聯(lián)。根據(jù)其電性能，力學(xué)強(qiáng)度，熱性能和成本來選擇材料。

通過合適的天線排布，將電磁相容性設(shè)計(jì)入桅桿中。桅桿上林立的天線裝置也會(huì)使整個(gè)艦艇的雷達(dá)反射面積(RCS)增大，削弱了艦艇的隱蔽性，增加了艦艇被發(fā)現(xiàn)和遭受攻擊的概率?；谝陨显?，未來水面艦艇桅桿設(shè)計(jì)必須從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和技術(shù)應(yīng)用上來解決這個(gè)問題。

在桅桿設(shè)計(jì)中解決電磁兼容和隱身問題是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。問題的關(guān)鍵在于如何實(shí)現(xiàn)多種電磁輻射和接收裝置的一體化，這就需要設(shè)計(jì)人員不僅要進(jìn)行精確的電磁兼容計(jì)算，還要考慮到桅桿外形所帶來的負(fù)面影響。同時(shí)還要考慮保證艦艇海上補(bǔ)給、求生等設(shè)備的正常使用。當(dāng)然，天線裝置的外形、尺寸、質(zhì)量、信號特征、工作方式也是需要改進(jìn)的。

主要思路是將桅桿設(shè)計(jì)成具有多個(gè)孔徑的共形的天線陣結(jié)構(gòu)，其外形符合艦艇的隱身要求。各種天線裝置安裝在孔徑中，其表面采用頻率選擇性材料(FFS)覆蓋。這種材料只允許在其頻率范圍內(nèi)的電磁波通過，在一定程度上避免了外界或天線相互間的干擾。這種結(jié)構(gòu)有效地解決了電磁兼容和雷達(dá)隱身的問題。它摒棄了傳統(tǒng)桅桿的設(shè)計(jì)理念，通過采用復(fù)合材料(雷達(dá)吸波材料和頻率選擇材料)限制天線發(fā)射接收方向，在一定程度上有助于解決電磁兼容問題，有利于減少艦艇的RCS，減輕桅桿質(zhì)量，從而提高了艦艇穩(wěn)性。

全封閉桅桿/探測器系統(tǒng)(AEM/S)

該桅桿由2個(gè)六角形錐體結(jié)構(gòu)構(gòu)成，錐體底面相連，全高26.5 m，直徑10.5 m，質(zhì)量40 t，整個(gè)桅桿采用了防水復(fù)合材料制成。天線裝置安裝在內(nèi)部，上半部覆蓋FFS，可以讓特定的周波數(shù)穿過，下半部覆蓋FFS，下半部吸收雷達(dá)波，使RCS減小。與傳統(tǒng)的桅桿相比，AEM/S不僅質(zhì)量輕，而且安裝在內(nèi)部的天線裝置的保養(yǎng)工作量少了很多。桅桿上半部的六角形錐體內(nèi)安裝MK25型和SPS-40型雷達(dá)天線，下半部安裝了波導(dǎo)管。VHF/UHF綜合通信天線、下半部安裝了波導(dǎo)管。VHF/UHF綜合通信天線、敵我識別器天線、戰(zhàn)術(shù) 導(dǎo)航雷達(dá)天線安裝在桅桿頂端。

多功能隱形桅桿(LMS)研究計(jì)劃開始于1998年，主要用于驗(yàn)證水面艦艇安裝多功能衛(wèi)星通信陣列天線的可行性。Northrop Grumman公司負(fù)責(zé)桅桿結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和建造Northrop Grumman公司通過這一系列試驗(yàn)積累了開發(fā)研究經(jīng)驗(yàn)，并以此為基礎(chǔ)研制了綜合上層建筑驗(yàn)證系統(tǒng)，用于參與美海軍新型DD21驅(qū)逐艦上層建筑驗(yàn)證的設(shè)計(jì)研發(fā)。DD21上層建筑采用了隱身設(shè)計(jì)，它采用了多功能一體化的相控陣天線，天線孔遍布上層建筑側(cè)面和頂部，為了提高隱形效果，設(shè)計(jì)人員對外部照明、進(jìn)氣口、水密門等設(shè)施都進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)。

這次試驗(yàn)的目的主要是驗(yàn)證桅桿在受到核武器攻擊情況下抗毀能力、雷達(dá)和紅外隱身性能、電子干擾和電磁防護(hù)性能。

英國海軍的先進(jìn)技術(shù)桅桿(ATM)

英國海軍的先進(jìn)技術(shù)桅桿(ATM)名為一體化技術(shù)桅桿(LTM)。它是一個(gè)八角形錐體，表面覆蓋了雷達(dá)吸波材料，內(nèi)部 安裝了各種探測 器和通信天線。在天線裝置所對應(yīng)的桅桿表面同樣采用了頻率選擇材料(FFS)，只允許特定頻率范圍的電磁波通過，保證了天線裝置的正常工作，防止它們之間外部的電磁干擾。采用了八角形錐體，其底部不能與船體很好地結(jié)合，會(huì)增加雷達(dá)反射而影響隱身效果 。

ATM采用了鋼材作為內(nèi)部支架，以增加桅桿的負(fù)載力。其內(nèi)部采用了多層結(jié)構(gòu)，以滿足可安裝多種天線裝置的要求。采用了復(fù)合材料作隔板。這種隔板可以靈活拆卸，強(qiáng)度高，也防止天線裝置間的干擾。桅桿底座是四角形，由下到上，逐漸過渡為八角形。這樣既保證了與船體完美結(jié)合又考慮到桅桿本身的隱身。整個(gè)桅桿采用了水循環(huán)冷卻系統(tǒng)，以降低紅外輻射。

多功能一體化桅桿(又稱為隱形桅桿)在國外艦艇的應(yīng)用還不是很多。但是，國外在此方面的研究已趨于成熟，并進(jìn)入應(yīng)用階段?？梢灶A(yù)見，在新一代水面艦艇上這處新型桅桿將會(huì)得到廣泛的應(yīng)用。

滑雪板

挪威制造商Madshus公司生產(chǎn)高性能滑雪板。該滑雪板以德固賽(Degussa)ROHAELL硬質(zhì)泡沫作為芯材。

滑雪板在比賽中必須保證運(yùn)動(dòng)員能夠安全，快速地移動(dòng)。挪威制造商Madshus公司多年來一直采用ROHACELL聚甲基丙稀酰亞胺(PMI)硬質(zhì)泡沫生產(chǎn)滑雪板。

德固賽高性能聚合物業(yè)務(wù)部的ROHACELL硬質(zhì)泡沫產(chǎn)品以卓越的動(dòng)力學(xué)性能著稱。此外，其易于成型的特性也有助于進(jìn)行精加工。

通過使用德固賽公司的夾層結(jié)構(gòu)芯材，滑雪板質(zhì)量得以大幅減輕。ROHACELL硬質(zhì)泡沫材料優(yōu)異的強(qiáng)度與剛度使其成為制造輕質(zhì)且耐磨耐損滑雪板的理想材料。ROHACELL芯材纖維增強(qiáng)表面的完美結(jié)合，賦予滑雪板最佳的柔韌性與動(dòng)學(xué)性能。

采用膠粘或模壓工藝。該高性能PMI泡沫可與各種常用塑料形成具有高承載能力的復(fù)合材料，材料較高的熱變形溫度和優(yōu)異 壓縮蠕變性也極大縮短了滑雪板制造商的生產(chǎn)時(shí)間。

復(fù)合材料直升機(jī)旋翼

最近，裝備了復(fù)合材料槳葉的Agusta Westland EH101直升機(jī)完成了首次飛行，該槳葉長度達(dá)8.5m，由英國試驗(yàn)旋翼項(xiàng)目(British Experimental Rotor Program:BERP4)使用德固賽(Degussa)高性能聚合物部門的ROHACELL結(jié)構(gòu)泡沫制成。

自20世紀(jì)90年代以來，Westland 直升機(jī)公司(現(xiàn)更名為Agusta Westland)在針對新一代先進(jìn)直升機(jī)旋翼的發(fā)展項(xiàng)目“BERP1”中一直選用PMI結(jié)構(gòu)泡沫。1989年首次飛行的Lynx AHMK 9直升機(jī)即安裝了新型先進(jìn)復(fù)合材料旋翼，槳葉直徑達(dá)12.8 m。

20世紀(jì)90年代，在槳葉的制造過程中，PMI泡沫同時(shí)被用作“動(dòng)”芯模和結(jié)構(gòu)組件。該方法是由Westland直升公司和ROHACELL的工程隊(duì)伍共同開發(fā)的，現(xiàn)在這一技術(shù)原理被稱為“模壓工藝”。

在閉模固化工藝過程中，這種泡沫芯材的熱彈性能提供內(nèi)壓力，使很多鋪層的預(yù)浸料在模具表面也能壓實(shí)。芯材良好的壓縮蠕變性能還可以提供很高且持 久的壓力，在固化周期中，模內(nèi)壓力可以達(dá)到7bar并保持恒定。而且，所需的峰值壓力可以調(diào)整，準(zhǔn)確地達(dá)到環(huán)氧樹脂預(yù)浸料的凝膠點(diǎn)。

泡沫材料的高力學(xué)性能也能提高旋翼中很薄的U形梁的失穩(wěn)強(qiáng)度。相對于其它任何剛性泡沫。PMI泡沫具有超尋常的抗疲勞性能，可以承受旋翼工作過程中產(chǎn)生的高動(dòng)力載荷。因此，使用ROHACELL泡沫芯材，直升機(jī)旋翼的使用壽命可大大延長。

先進(jìn)材料制成安全頭盔

一種玻纖增強(qiáng)的杜邦Zytel80G33聚酰胺材料被用于制造滑雪運(yùn)動(dòng)中的新型安全頭盔。頭盔頂部外殼、環(huán)繞頭部的C形“帶子”和兩個(gè)側(cè)面外殼是使用這種材料制成的內(nèi)部的沖擊吸收層由柔軟的聚丙烯泡沫和纖維織物襯里組成。

Zytel80G33是33%玻纖增強(qiáng)的PA66。具有高的抗沖擊性、剛度和硬度。選用聚酰胺是因?yàn)?，頭盔四個(gè)組件需要的材料其力學(xué)性能要優(yōu)于APS和其它傳統(tǒng)一體頭盔用塑料。

這款頭盔由DXL-Protectin公司生產(chǎn)，由Pulsium公司設(shè)計(jì)，杜邦公司從成型和其它技術(shù)方面提供了幫助。

“我們專利的四組件設(shè)計(jì)相對于傳統(tǒng)一體成型頭盔來說，可以更好地適應(yīng)頭部。”Pulsium總監(jiān)Pascal Jouber des Ouches說，“原來，我們擔(dān)心這種成型工藝會(huì)引發(fā)問題，但試驗(yàn)顯示，這種玻纖增強(qiáng)樹脂具有優(yōu)異的模具流動(dòng)性能，即使在頭盔較薄的部分也一樣?！?/p>

該頭盔符合震動(dòng)吸收的EN1077(歐洲)和ASTM2040(美國)安全標(biāo)準(zhǔn)。

復(fù)合材料房屋

專門建造大型復(fù)雜復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的荷蘭Holland Composites公司使用Reichhold公司的DLON FR820-026阻燃型樹脂開發(fā)了一種創(chuàng)新產(chǎn)品：Space Box.這是一種緊湊的復(fù)合材料房屋結(jié)構(gòu)?？梢浴稗痹谝黄鹦纬煞课荨?/p>

荷蘭需要大量臨時(shí) 性房屋供學(xué)生居住，而這似乎是一種很好的解決方案。

該公司的工業(yè)設(shè)計(jì)師解釋了Space Box的設(shè)計(jì)：“建造復(fù)合材料房屋并不困難，但要滿足居住空間的所有規(guī)定卻非常困難，安全、防火、通風(fēng) 、噪音、空間的環(huán)境等方面的建筑規(guī)章非常嚴(yán)格，即使是臨時(shí)性居住環(huán)境?！?/p>

“我們的商業(yè)伙伴一家船舶建造 商推薦我們使用Reichhold的樹脂。因?yàn)樗麄冊摴居羞^很好的合作。于是我們照作了，而且DLONFR820-026阻燃型樹脂幫助我們成功達(dá)到了安全、防火要求和其它要求?！?/p>

現(xiàn)在，Holland Compsites每天要用掉350公斤樹脂，可以生產(chǎn)2-4個(gè)Space Box 。

建筑工程采用FRP屋頂模板

纖維增強(qiáng)塑造屋頂模板被用于美 國佐治亞技術(shù)學(xué)院投資8000萬美元的納米中心建筑工程中。該建筑于2006年8月動(dòng)工，計(jì)劃于2008年秋天完工。

該FRP模板將用于修建一個(gè)三層無塵室的密肋樓蓋，該蓋由工程的建筑設(shè)計(jì)公司指定，以便整個(gè)樓層系統(tǒng)的氣流和公共排放服務(wù)達(dá)到最佳。屋頂結(jié)構(gòu)也非常深，以保證樓板每平方英尺 載荷強(qiáng)度可以支撐無塵室設(shè)備的載荷需求。

“該屋頂?shù)莫?dú)特設(shè)計(jì)在于模板的深度。它們必須非常深且窄以滿足樓層空間尺寸的需求?！痹揊RP屋頂制造商MFG的工程經(jīng)理Eric Brace說，“我們生產(chǎn)了三個(gè)矩形、深44英寸、長18英寸、寬38英寸的模板。由于有許多接觸面，脫模通常比較困難，但是FRP材料的物理特性以及化學(xué)活性的脫模劑使得這些模板沒有那種問題 。”

MFG屋頂模板需要6層板子?；炷廖蓓攲⒃陧攲又?英寸處灌注完成，這樣在模板移除后，樓蓋中會(huì)有多層空間。

預(yù)防撞擊的汽車座椅頭枕

SECUREST 2000是最新開發(fā)的一種汽車安全產(chǎn)品。據(jù)說，德國Keiper GmbH公司開發(fā)的這種頭枕兼顧了汽車追尾碰撞時(shí)的安全性和正常駕駛條件下的舒適性。

該頭枕的主要特征是由沖擊傳感器觸發(fā)的彈簧動(dòng)力系統(tǒng)，可在不到50毫秒的時(shí)間內(nèi)使頭部與頭枕間的距離減少約5cm。該頭枕用FACTOR長玻璃纖維增強(qiáng)聚酰胺(PA)成型。用常規(guī)方法安裝在金屬棒上。組件包括頭枕支架、杠桿機(jī)構(gòu)、預(yù)拉伸雙腳彈簧，以及活動(dòng)的前端部件。

支架和杠桿機(jī)構(gòu)通過彈簧裝配，使用德國凱澤斯勞滕FACT(Future Advanced Composites and Technolgy )公司的FACTOR PA6LGF40SLL注射成型 。

之所以采用這種含量為40%(質(zhì)量)的長纖維增強(qiáng)聚酰胺主要有幾個(gè)考慮因素，其中包括該材料良好的抗蠕變性能。頭枕的零部件必須能在一定時(shí)間內(nèi)承受高達(dá)300牛頓的彈簧張力，并在多年之后仍然保持完整的功能。該材料還必須具有高抗擊強(qiáng)度，以保證頭枕擺錘沖擊試驗(yàn)中不會(huì)破碎或開裂。

另一因素是零部件必須輕量，有高的比強(qiáng)度和比剛度，以及高度的功能集成，就像塑料部件通常所能達(dá)到的。最后，該材料必須滿足汽車內(nèi)飾件應(yīng)用的所有要求。FACT在最初的開發(fā)階段就確定了要滿足 要求，包括揮發(fā)、阻燃、無裂痕，以及力學(xué)性能。

據(jù)FACT報(bào)導(dǎo)，去年年初即已開始大規(guī)模生產(chǎn)這種頭枕，一家德.美 汽車制造商已將其作為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品裝配在幾種車型之中。

FACTOR長纖維增強(qiáng)聚酰胺由位于德國Zwingenberg的的Resin Expess公司經(jīng)銷。

FRP在LNG換熱器中保冷

人們不會(huì)想象熱交換器會(huì)要求材料能在零下160℃使用，但是在文萊、馬來西亞的殼牌石油公司的液化天然氣(LNG)廠，用于四個(gè)直徑10m、高34m的熱交換器中的纖維增強(qiáng)塑料(FRP)絕熱保護(hù)層，正是這種情況。

在低溫環(huán)境下用作絕熱保護(hù)層的FiberTec片材中，使用約12噸重的DSM復(fù)合材料樹脂公司的紫外固化PalapregP15—01間苯型聚酯樹脂。FiberTec是在兩層尼龍膜中夾人低苯乙烯型聚酯和玻璃纖維增強(qiáng)劑及填料所制成的夾層結(jié)構(gòu)，可減少苯乙烯揮發(fā)量，易于處理和成型。荷蘭Heerenveen的FiberTec Europe BV公司供應(yīng)這種片材。

DSM業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理Jeroen Van Bussel說，這是使用紫外固化聚酯樹脂于貯罐和管道的第一批LNG合同。由于在低溫運(yùn)行環(huán)境下，容器、閥門、法蘭、膨脹節(jié)和鋼管都必須用100%不透蒸氣的絕熱層保護(hù)，以防止熱沖擊。FiberTec提供了必要的水密保護(hù)系統(tǒng)，應(yīng)用于該冷凍容器。所有的片材都 預(yù)切成10 m長的卷材，寬0.95 mm，厚2 mm。

在鋼件外的兩層20 cm厚的聚亞氨酯泡沫上，鋪有抗腐蝕、玻纖增強(qiáng)的表面層，該表面層由短切玻璃纖維和聚酯樹脂構(gòu)成。在表面層之上，是玻璃氈增強(qiáng)的外部涂層。根據(jù)Van Bussel的所說，氈中玻纖/樹脂比為22%/25%。

“在該應(yīng)用中，F(xiàn)iberTee的FRP材料系統(tǒng)保護(hù)絕熱泡沫層免受濕氣損害，因?yàn)闈駳鈺?huì)破壞絕熱性”。他解釋說，“石油化學(xué)工業(yè)考慮采用新材料是非常慎重的，‘不是鋼，不實(shí)在’的觀點(diǎn)是很成盛行的，通過這一應(yīng)用，我們在FRP的認(rèn)識之路上又前進(jìn)了一步，使我們對FRP的真實(shí)性能有了一個(gè)評價(jià)。

新式復(fù)合材料拉桿箱

著名箱包制造商Samsonite在其高級黑色標(biāo)簽系列之下推出了X‘Lite 系列新型拉桿箱，Samsonite聲稱，XLite是其最輕最結(jié)實(shí)的拉桿箱，使用了德國Propex Fabrics公司制造的CURV “自增強(qiáng)”復(fù)合材料，屬于豪華系列的拉桿箱。

Curv是一種熱塑性復(fù)合材料，用高度拉伸的聚丙烯(PP)帶與相同材料的基體粘結(jié)在一起。Curv的制造商從PP膜擠出制帶開始，再將帶編織成織物，，然后織物被 送人特別設(shè)計(jì)的雙帶壓力機(jī)，該壓力機(jī)的溫度和壓力精確可控，使每根帶的表面部分熔融，產(chǎn)生基體與帶粘接，從而形成一個(gè)全新的結(jié)構(gòu)。冷卻后，按客戶需要將硬化的片材切成所需寬度，長度或打卷。該材料可用熱成型方法制成零部件。

據(jù)報(bào)道，Curv熱塑性材料賦予了X’Lite高的抗沖強(qiáng)強(qiáng)度和耐磨性。且兼具輕質(zhì)特性。X’Lite系列展示了一種現(xiàn)代，空氣動(dòng)力學(xué)和時(shí)尚的設(shè)計(jì)理念，該系列具有多種式樣。

時(shí)尚衛(wèi)浴

室內(nèi)裝潢一直深受消費(fèi)者關(guān)注，衛(wèi)生間的裝潢設(shè)計(jì)和品味與住房的其它部分同樣重要。德國Ratingen市的Keramag公制造的新型F1高級衛(wèi)生間，使用了現(xiàn)代化的先進(jìn)材料，樣式新穎，滿足終端用戶對時(shí)尚的追求。

與F.A Porsche Design公司合作開發(fā)的F1浴的缸，由拜耳材料科技公司(Bayer MaterialScienceAG) 聚氨酯材料制成—Multitec短纖維噴涂聚氨酯噴射系統(tǒng)和微孔硬質(zhì)整體蒙皮成型的泡沫塑料Baydut 60。

該浴缸用熱塑性塑料膜(在本例中是聚丙烯酸樹脂)加熱成型。然后用Multitec短纖維噴涂聚氨酯系統(tǒng)在膜的反面進(jìn)行增強(qiáng)。典型配方由異氰酸酯、快速反應(yīng)的多元醇和慢速反應(yīng)的多元醇，以及可選擇的泡沫添加劑組成。室溫下在膜的反面噴涂幾層，并加入切成12 mm長的玻纖，噴涂的增強(qiáng)材料只需要3—5分鐘即可固化。

F1浴缸是應(yīng)的DECS Kunststoff和Geratetechnik公司的定購合同而制造的。該公司使用了Hennecke公司的聚氨酯復(fù)合材料噴射 成型(CSM)技術(shù)。該技術(shù)是專門為噴射增強(qiáng)的或非增強(qiáng)的聚氨酯而開發(fā)的。

根據(jù)拜耳的說法，噴射到開模上并敞開在空氣中固化只需要一半模具，考慮到應(yīng)力有限，模具可以用合成樹脂制備。投資成本顯著降低，部分原因是不再需要模具載體。聚氨酯CSM噴射工藝特別適合于經(jīng)濟(jì)有效地制備較大的成型部件或中小規(guī)模的批量生產(chǎn)。

該P(yáng)orsche Design浴缸的底座是用Baydur 60硬質(zhì)聚酯整體蒙皮泡沫制造的，固化后，可以承受相當(dāng)大的載荷。該材料可用幾種方法上漆，其高質(zhì)量的表面能滿足現(xiàn)代衛(wèi)浴設(shè)計(jì)的所有美學(xué)要求。

Baydur 60的另一特點(diǎn)是極低的吸水性，這意味著浴缸不太會(huì)出現(xiàn)“腳部返潮”的情況。底座是在鋁質(zhì)閉模中一次成型的，在設(shè)計(jì)中考慮了基座與浴缸上部的連接(一種榫槽系統(tǒng))，以保證裝配完好。

安全隱秘的“獴”號巡邏艇

歷經(jīng)5年的研究開發(fā)，加拿大新斯科舍省(Nova Scotia)的船舶制造商A.F Theriarlt and Son有限公司推出了一種快速巡邏艇(FBB)原型，該艇采用了陶瓷纖維增強(qiáng)塑料(CRP)。據(jù)說，使用CRP是為沿海和內(nèi)陸的水路安全問題提供有效且高科技的解決方案。

該“獴”(Mongoose)g號FPB巡邏艇的長度在7.6～36.5之間(25～129英尺)。第一艘巡邏艇(Mongoose M K-1)長8.2 m(27英尺)，為高速單船體艇。船體經(jīng)特殊設(shè)計(jì)，在高速和低速下都 能實(shí)現(xiàn)最佳控制。最初的試驗(yàn)證明、在波濤 洶涌的海水中最高速度超過96.5公里/小時(shí)。

M K-1原型艦的船體使用了DIAB的Divinyccll泡沫芯材和Johnson Industries.3M和Interplastic等公司的增強(qiáng)材料。據(jù)研究總監(jiān)Russell Saundrers博士說，該船體 的彎曲強(qiáng)度是鋼、鉛或玻璃纖維復(fù)合材料的20倍以上。

根據(jù)不同的使用情況，這種新系列巡邏艇可望具有20—40年的使用壽命。

該系列艦艇的其它特點(diǎn)是隱秘、具有低的甚至沒有雷達(dá)信號和低的熱信號、具有高度的導(dǎo)彈防護(hù)功能、輕質(zhì)(凈重1450公斤)，另外可以全速航行3小時(shí)，半速航行9小時(shí)。

“雷鳥”——鼓舞人心的運(yùn)河船模草坪型

蘇格蘭阿伯丁郡(Aberdeen)的Balmoral Advanced Composites公司贏得了為英國航運(yùn)河船隊(duì)供應(yīng)艙室和車間模型的兩百萬英鎊的合同。該模型的兩百萬英鎊的合同。該模型可用于陸上或安裝在一系列專門設(shè)計(jì)的船舶上，這些船舶很快就將在英國運(yùn)河網(wǎng)中運(yùn)行。

據(jù)稱，該模受到了雷鳥(Thunderbirds)TV系列中雷鳥2號宇宙飛船上的可交換“分離艙”的啟發(fā)。該模型的殼體是夾心的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，用真空注塑工藝制造備，采用帶有插件的輕型芯材以在高應(yīng)力區(qū)域提供額外的支撐。層板使用了阻燃樹脂，滿足英國標(biāo)準(zhǔn)BS476第7章第1節(jié)的要求，增強(qiáng)材料是縫合在一起的混合氈和連續(xù)纖維氈，有助于樹脂在注塑過程中的流動(dòng)。

內(nèi)部艙室也采用了輕質(zhì)的夾心復(fù)合材料，具有高比強(qiáng)度，使模型 滿足了嚴(yán)格的性能和重量要求。該模型已于2005年9月到2006年1月之間供貸，是英國航運(yùn)局對新型工作船和航運(yùn)設(shè)施560萬英鎊投資的一部分。

英國航運(yùn)局的訂單包括45個(gè)艙室和52個(gè)車間。

船舶儀表板采用RIM系統(tǒng)制造

一個(gè)輕質(zhì)防水的船舶儀表板采用了拜耳材料科技Baydur667聚氨酯反應(yīng)注射成型(RIM)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 而成。

該Delta Dash 儀表板由EPW公司使用現(xiàn)場發(fā)泡乙烯包覆成型工藝制成。

第一步熱成型乙烯覆層原料并將其放置在PIM模具的腔內(nèi)。然后將聚氨酯注射在乙烯基樹脂背面并去除多余的乙烯。

該部件尺寸大約為75×65×25 cm,運(yùn)到Indiana Marine 公司后，在那里進(jìn)一步根據(jù)客戶要求熱成型儀表和開關(guān)。Baydur667 RIM系統(tǒng)被該公司選中于這應(yīng)用。因?yàn)槠漭p質(zhì)、堅(jiān)固，可以包覆和支撐儀表、開關(guān)和測量儀表。該系統(tǒng)還具有成型不同厚度交叉部件的能力?？梢栽诒趁嫔赏蛊鹞锉阌谘b配。

“我們正在尋找一種便于流入模具有尺寸穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)完整性的材料，同時(shí)我們也需要一種要可以與其它材 料形成夾層結(jié)構(gòu)的材料，來生成高質(zhì)量的表面?！?/p>

新型Swan游艇使用真空灌注工藝

2004年年底，紐約游艇俱樂部(NYYC)考慮為其會(huì)員開發(fā)一艘新型Corinthian級游艇。Nautor公司與Frers設(shè)計(jì)公司成功中標(biāo)，建造游艇。2006年10月7日，第一艘NYYC42在NYYC位于Rhode Island Newport的Harbour Court俱樂部正式亮相。今年夏天，該俱樂部將主辦第一屆NYYC42大賽。

為了得到高質(zhì)量的纖維層壓層和船艇重量的高度一致性，甲板和般體使用真空灌注工藝成型。為加速鋪疊過程，確保芯材符合標(biāo)準(zhǔn)，芯材制造商DIAB以數(shù)控生產(chǎn)工具的形式交付芯材。Nautor提供的三維CAD軟件確保了精確度。

Baja Marine轉(zhuǎn)向閉模工藝

北美 船舶制造商Baja Marine正從開模工藝轉(zhuǎn)向用閉模工藝來生產(chǎn)大型零部件，包括長達(dá)12m(40英尺)的船體。

為推進(jìn)這一工藝的轉(zhuǎn)變，Baja求助于其樹指供應(yīng)商AOC。AOC與Baja公司合作開發(fā)了HydroPro高性能乙烯基酯樹脂，用以閉模成型船舶零部件。AOC也與Baja的碳纖維供應(yīng)商合作開發(fā)了這種對增強(qiáng)材料有優(yōu)良浸潤性的HYDROpro樹脂，Baja采用一種特殊的碳纖維編織技術(shù)以提高高性能船舶縱梁的結(jié)構(gòu)性能。

為了提高性能和輕質(zhì)的最終結(jié)合，Baja 的40 Outlaw‘Poker Run’船完全是用碳纖維增強(qiáng)的。

“AOC與我們合作開發(fā)的樹脂具有最佳的流動(dòng)、浸潤、凝膠和固化性能，”Baja副總裁Bill Regan說，“我們能夠調(diào)節(jié)固化周期以適合我們的兩種閉模工藝——樹脂注塑成型和我們自行開發(fā)的各種樹脂傳遞成型(RTM)工藝，后者我們稱為纖維增強(qiáng)先進(jìn)工藝系統(tǒng)(FAST：Fiber-reinforced Advanccd.System Technology)”

在樹脂注射操作中，Baja使用SCRIMP 工藝(SeemanComposites Resin Infusion Moulding Process(SM)。在注塑之前，按預(yù)定的層壓程序鋪設(shè)干的纖維增強(qiáng)材料和軟木芯層制備Baja部件。在干的層壓材料上覆蓋著多層薄膜，模具邊緣被密封，用真空將樹脂注到模具中，流過薄膜下面的增強(qiáng)材料和芯層。Baja用樹脂注塑成型工藝制造了四種船型的船體和襯里，船體長度范圍為6～12 m(19～40英尺)。Baja的工程師們用有限元分析法(FEA)創(chuàng)造了復(fù)雜的襯里，將縱梁等結(jié)構(gòu)因素和內(nèi)部座椅等功能因素結(jié)合在一起。

FAST工藝主要用來生產(chǎn)較小的部件，如游泳平臺和地板艙口，但Baja也用它來成型小型的船體和襯里。在FAST工藝中，陽“反?！迸c陰模結(jié)合可產(chǎn)生部件空腔。因?yàn)镕AST的注射壓力可以低于1巴，因此反?？梢杂玫统杀镜睦w維增強(qiáng)聚合物制造。

閉模工藝幫助Baja公司遵守了美國環(huán)保局關(guān)于減少有害氣體污染物(HAPs)釋放的規(guī)定。但是，該公司說，閉模工藝也提高了產(chǎn)品質(zhì)量，改進(jìn)了產(chǎn)品的一致性。據(jù)說，樹脂注塑和FAST工藝優(yōu)于開模工藝的主要優(yōu)點(diǎn)包括：較高的纖維/樹脂比、生產(chǎn)一致性得到改進(jìn)、質(zhì)量顯著減輕，生產(chǎn)周期縮短和更友好的工作環(huán)境。

“苯乙烯揮發(fā)量的降低改善了工作環(huán)境，”Regan補(bǔ)充說，“一開始，我們的工人不大愿 意接受一些新的東西，但現(xiàn)在，他們非常贊賞該新技術(shù)帶來的好處。在開模工藝中鋪設(shè)材料要求專門的技術(shù)，而且很費(fèi)力。對于閉模工藝，我們?nèi)匀恍枰獙I(yè)的生產(chǎn)人員，但這是不同的技能”。

游艇制造商擴(kuò)大灌注工藝應(yīng)用范圍

美國Hatteras Yachts公司已將其樹脂灌注工藝用于21.9 m摩托艇船體的生產(chǎn)。

相對于手工鋪設(shè)玻璃纖維，樹脂灌注工藝賦予了部件更穩(wěn)定的質(zhì)量。 部件間一致性的提高保證了艙壁，桁條和其它結(jié)構(gòu)的精確組裝。更高的玻纖/樹脂比提高了部件強(qiáng)度，同時(shí)降低了部件總重。

Hatteras Yachts擁有TPI技術(shù)公司Secmann復(fù)合材料樹脂灌注成型工藝(SCRIMP)的使用許可。該船舶制造商最初使用該技術(shù)生產(chǎn)艙壁和甲板。在該船體之前使用灌注工藝所生產(chǎn)的最大部件是一個(gè)24.6m2的甲板。

船體灌注開始時(shí)，先將一層膠衣和乙烯基酯涂層涂敷到陰模中，玻璃纖維卷布被切成精確的形狀后沿著舷側(cè)的PVC泡沫芯材鋪放好。增強(qiáng)材料和芯材被流動(dòng)的SCRIMP樹脂覆蓋。一層聚合物薄膜被 鋪放在干燥的纖維—芯材之上，密封住模具邊緣的大型凸緣

在樹脂灌注過程中，抽真空到1bar使樹脂流過玻纖增強(qiáng)材料，在模具表面和薄膜間得到理想纖維增強(qiáng)復(fù)合材料形狀。

在成功灌注了18.3 m長的船體之后，工程師和工作人員開始灌注21.9 m長的船體。灌注工藝所帶來的一致厚度和尺寸確保了樹脂灌注結(jié)構(gòu)件的精確安裝。一旦灌注和船體外殼準(zhǔn)備好二次粘結(jié)，底層的PVC泡沫芯縱向桁條即被灌注到船體之中。

自增強(qiáng)PET問世

自增強(qiáng)PET(聚對苯二甲酸乙醇酯)已成為英國Aptiform公司新的產(chǎn)品系列。

據(jù)報(bào)道，自增強(qiáng)PET特別適于制造大型部件的成型，易于噴涂和粘結(jié)，與玻纖增強(qiáng)塑料相比質(zhì)量大大減輕。

該公司專有的成型工藝是與一些工業(yè)公司和大學(xué)共同開發(fā)的，以便使用這種較新的材料成型復(fù)雜的形狀。該材料的應(yīng)用預(yù)計(jì)是目 前采用GRP、但傾向于減輕質(zhì)量的一些領(lǐng)域，例如公共交通和施工車輛。

自增強(qiáng)PET的增強(qiáng)纖維與基材是同一種材料，因此它們易于 回收。據(jù)說，該材料的強(qiáng)度和剛度是傳統(tǒng)非增強(qiáng)塑料的5倍。

樹脂改善儲(chǔ)罐外觀

加拿大Triple M Fiberglass公司使用Reichhold公司的DionImpact9102制造了耐腐蝕的樹脂儲(chǔ)罐。

該儲(chǔ)罐的制作過程采用了多種工藝，包括纖維纏繞、鋪疊等，主要應(yīng)用加拿大油砂廠的大型水處理設(shè)備。

環(huán)氧乙烯基酯樹脂具有較低的粘度，可以在較低的催化劑下提高固化，同時(shí)可以保持常規(guī)雙酚環(huán)氧乙烯基酯樹脂的力學(xué)性能和耐化學(xué)腐蝕性。

“該樹脂為我們提供了外觀更好的儲(chǔ)罐，而不是原來的乙烯基酯樹脂那種灰暗的外觀。”

Triple M Fiberglass公司經(jīng)理Maber先生說：“這種樹脂的處理也比較好，使用Dion Impact9102我們可以鋪疊比較厚的部件，且比傳統(tǒng)乙烯基酯樹脂產(chǎn)生更少的泡沬。”

“我們安裝部門的人員都喜歡Dion Impact ，因?yàn)樗梢灾圃旄竦膶訅喊?。我們可以使用放熱更少的乙烯基酯生產(chǎn)更厚的層壓板。放熱少，成品部件的收縮也就更少。”

混雜復(fù)合材料火車車廂

韓國鐵路工業(yè)在使用鋁材料進(jìn)行輕質(zhì)設(shè)計(jì)方面達(dá)到了極限，需要進(jìn)行材料創(chuàng)新提高火車的速度。KRRI為韓國擺式列車研發(fā)了一種新型，23 m長復(fù)合材料火車車身，車身采用鋁蜂窩夾層結(jié)構(gòu)，并覆有編織碳—織物面板。這種夾芯復(fù)合材料結(jié)構(gòu)能降低40%質(zhì)量。此外，制造車身外殼單件能縮短50%的制造工藝時(shí)間。

纖維纏繞復(fù)合材料車廂下水箱

在空調(diào)車廂中，都配有車頂，從而沒有多余的空間用于安放頂部的水箱。Kineco研發(fā)了一種創(chuàng)新纖維纏繞復(fù)合材料車廂底部水箱。這種測地形狀的，抗腐蝕復(fù)合材料水箱為一個(gè)整體，含有半橢圓盤底端，采用4-軸CNC纖維纏繞工藝制造，這樣能避免在使用過程中發(fā)生泄漏。與現(xiàn)存的金屬儲(chǔ)罐相比，這種新型水箱能減少120千克的質(zhì)量，方便裝配。此外，由于具有復(fù)合材料防護(hù)板，當(dāng)有道渣撞擊時(shí)不需要移動(dòng)整個(gè)水箱進(jìn)行修復(fù)。

污水處理體系

日本關(guān)注水質(zhì)量和水污染。大量研究關(guān)注其室內(nèi)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)已經(jīng)成為污水處理的國際標(biāo)準(zhǔn)。

Fuji Clean系統(tǒng)的儲(chǔ)罐和分離器都是采用復(fù)合材料制造。這種體系結(jié)合了厭氧性和需氧分解的最好元素以提供一個(gè)最好的污水處理體系。這個(gè)體系能用于處理家庭污水到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，從而能夠重復(fù)使用，用于沖廁所，洗車和灌溉花園。經(jīng)過處理的污水短時(shí)間內(nèi)能夠儲(chǔ)存在雨水罐中。這個(gè)體系滿足20 mg/l BOD和30 mg/l TSS第二處理標(biāo)準(zhǔn)。操作采用40瓦壓縮機(jī)，與一個(gè)電燈泡或太陽能面板相似。這使得遠(yuǎn)距離裝配很理想。

小型垂直軸風(fēng)機(jī)(VAWT)

根據(jù)英國和歐洲可再生能源協(xié)會(huì)的報(bào)道，歐洲消耗電只有4%是由風(fēng)能提供的，而到2030年這個(gè)數(shù)字應(yīng)該達(dá)到30%。目前有接近二百萬的家庭和公司采用這種小風(fēng)能系統(tǒng)。

Cell Power的小型垂直軸風(fēng)機(jī)特別適用于市區(qū)：他們非常輕，輕微的風(fēng)就能開始運(yùn)作。他們可以從不同的方向收集風(fēng)能，從而能產(chǎn)生更多的電。具有相對較低的運(yùn)行速度和采用復(fù)合材料制造，他們對于人類和鳥類都是安全的。他們運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)很安靜，這與傳統(tǒng)材料相比這是一個(gè)突破。復(fù)合材料用于制造小型風(fēng)機(jī)的抗沖擊葉片和垂直軸桿。

高韌性復(fù)合材料(HFC)

高韌性復(fù)合材料(HFC)是一種創(chuàng)新纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，具有顯著的韌性。這種材料的機(jī)械性能與橡膠相似，具有優(yōu)良的抗沖擊，磨損和剪切性能，以及良好的延展性能。工藝過程非常簡單，從單個(gè)模具中能快速制造制件，并且成本很低。

HFC在汽車工業(yè)中主要用于賽車，包括高性能賽車車身結(jié)構(gòu)件。部件在比賽過程中能夠承受撞擊和碰撞而不發(fā)生破壞。除了高彈性，HFC樹脂體系還具有高透明度，亮度和抗紫外線性能。這些性能使其能夠應(yīng)用于表面制件。最后，Huntsman的HFC適用于寬泛的制造領(lǐng)域，為非結(jié)構(gòu)復(fù)合材料件打開了新的銷售市場，例如游艇，風(fēng)能，運(yùn)動(dòng)&休閑或一般工業(yè)領(lǐng)域。

復(fù)合材料碳纖維綜框架

綜框是編織機(jī)器的主要部件。傳統(tǒng)的綜框是由鋁合金制成的，具有高的密度，硬度不夠。COMPSPEED 碳/玄武巖纖維綜框被設(shè)計(jì)和制造具有最高的編織速度和編織質(zhì)量。

極低的重量——能夠提高編織效率，同時(shí)減少20%的能耗

極高的模量——在高速和滿載的情況下，振動(dòng)也很低

極高的強(qiáng)度——取消了經(jīng)線編排的媒介支持

極好的抗老化性能——比鋁材料的使用壽命長3到4倍

極強(qiáng)的吸收噪聲——提高織廠的環(huán)境

這項(xiàng)新材料是編織技術(shù)的一項(xiàng)新的創(chuàng)新，在高速編織過程中將逐步取代鋁綜。

碳纖維復(fù)合材料運(yùn)動(dòng)自行車

法國Time Sport 公司和Huntsman Advanced Material公司合作開發(fā)了RXR, 這是一種高性能碳纖維復(fù)合材料運(yùn)動(dòng)自行車。

每輛自行車車架由3塊組件組合而成, 采用Araldite?環(huán)氧樹脂和碳纖維在模具中成型, 不同的模具成型組件具有不同的機(jī)械性能, 可根據(jù)用戶不同需求進(jìn)行優(yōu)化和設(shè)計(jì)。

美國德克薩斯州的Huntsman公司稱采用的Araldite樹脂體系是Araldite LY 564 / Aradur?22962, 它可以在超過100℃的溫度下固化。 胺類固化層壓體系具有很低的粘度, 從而Time Sport公司能夠采用注射成型技術(shù),例如樹脂傳遞模塑。

環(huán)氧樹脂在23℃下的存儲(chǔ)壽命為150分鐘, 其具有較高的活性, 在100℃下15分鐘完成固化。

車架經(jīng)過風(fēng)洞檢測以優(yōu)化氣動(dòng)設(shè)計(jì), 從而滿足Union Cycliste Internationale (UCI) 規(guī)范，它們有4種尺寸總質(zhì)量1 300 g。

北方特種車輛研究院 楊珍菊 譯自《Reiforced Plastic》