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船舶工業(yè)中使用的碳纖維材料

發(fā)布時間: 2023年04月12日

復(fù)合材料廣義地定義為其中用加強材料加強粘合劑的那些。用當(dāng)代術(shù)語來說，粘合劑通常是樹脂，加強材料由玻璃絲（玻璃纖維），碳纖維或芳綸纖維組成。但是，還有其他復(fù)合材料，例如鐵氧體和木材樹脂，可在造船中使用。

復(fù)合材料具有比傳統(tǒng)的木材或鋼方法更高的強度/重量比的上風(fēng)，并且它們必要較低的技術(shù)水平才能在半工業(yè)規(guī)模上生產(chǎn)出可接受的船體飾面。

船用復(fù)合材料的歷史

鋼絲網(wǎng)水泥

最早在船上使用復(fù)合材料的可能是鋼絲網(wǎng)加水泥。這種材料在二十世紀(jì)上半葉被廣泛用于建造低成本，低技術(shù)的駁船。

在本世紀(jì)晚些時候，它不僅在住宅項目中流行，而且在造船廠也很流行。由鋼筋制成的鋼框架形成船體外形，并覆蓋著鐵蒺藜。然后在上面抹上水泥，固化。便宜且簡單的復(fù)合材料，盡管海洋環(huán)境中的化學(xué)侵蝕普遍存在。但是，今天仍然有成千上萬的“ ferro”船在使用–這種材料使很多人實現(xiàn)了本身的夢想。

玻璃鋼

在第二次世界大戰(zhàn)期間，剛開發(fā)出聚酯樹脂后，無意發(fā)現(xiàn)了在吹制的熔融玻璃流中吹入空氣的生產(chǎn)工藝，從而獲得了玻璃纖維。很快，玻璃纖維加強塑料成為了主流，GRP船在1950年代初開始可用。

木材/粘合劑復(fù)合材料

戰(zhàn)時的壓力還導(dǎo)致了冷模和熱模造船技術(shù)的發(fā)展。這些方法必要在框架上鋪設(shè)薄木板外觀，并用膠水浸透每一層。為飛機制造商開發(fā)的高性能脲基膠粘劑被廣泛用于模制船體的新技術(shù)，通常用于PT船。一些粘合劑必要在烤箱中烘烤才能固化，并且開發(fā)了熱成型的船體，盡管因為使用工業(yè)烤箱而受到尺寸限定。

船用當(dāng)代復(fù)合材料

自1950年代以來，聚酯和乙烯基酯樹脂穩(wěn)步改動，GRP已成為造船中使用最廣泛的復(fù)合材料。它也用于造船，通常用于必要非磁性船體的掃雷器。對于當(dāng)代環(huán)氧化合物，早代船遭受的滲透題目如今已成為曩昔。在21日世紀(jì)，容積玻璃鋼船生產(chǎn)遵循一個完備的工業(yè)生產(chǎn)過程。

現(xiàn)在，木質(zhì)/環(huán)氧樹脂成型技術(shù)仍在使用，通常用于劃艇。自從引入高性能環(huán)氧樹脂以來，其他木材/粘合劑復(fù)合材料也得到了發(fā)展。條狀木板是一種用于家庭船的流行技術(shù)：將木板條（通常是雪松木）縱向鋪在框架上并涂上環(huán)氧樹脂。這種簡單的結(jié)構(gòu)提供了便宜而結(jié)實的結(jié)構(gòu)，并且業(yè)余興趣者可以輕松實現(xiàn)其光潔度。

在造船的前沿，芳綸纖維加強了帆船的關(guān)鍵區(qū)域，例如船頭和龍骨部分。芳族聚酰胺纖維還提供改動的減震性能。碳纖維桅桿日益普及，由于它們具有緊張的性能和容器穩(wěn)固性。

帆船在其帆結(jié)構(gòu)中還使用了復(fù)合材料，碳纖維或玻璃纖維帶可提供柔性但尺寸穩(wěn)固的基體，在該基體上可層壓合成帆布。

碳纖維還具有其他海洋用途-例如用于高強度的內(nèi)飾線條和超級游艇上的家具。

造船業(yè)復(fù)合材料的將來

碳纖維的成本隨著產(chǎn)量的增長而降落，因此薄碳纖維（和其他型材）的可用性可能會在船舶生產(chǎn)中變得更加普遍。

材料科學(xué)和復(fù)合技術(shù)正在敏捷發(fā)展，新的復(fù)合材料包括碳納米管和環(huán)氧混合物。最近，作為概念項目交付了帶有使用碳納米管建造的船體的小型海軍艦船。

輕巧，強度，耐用性和易于生產(chǎn)意味著復(fù)合材料將在船艇制造中發(fā)揮越來越大的作用。盡管使用了所有新的復(fù)合材料，但纖維加強的聚合物復(fù)合材料仍將保留很多年，盡管它一定會與其他奇特的復(fù)合材料合作。

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