Inventarju ta 'Hotspots ta' Riċerka f'Materjali Komposti Avvanzati Aerospazjali
Materjali komposti u metalli, polimeri, u ċeramika jissejħu l-erba 'materjali ewlenin. Illum, il-livell tal-industrija tal-materjal kompost ta 'pajjiż jew reġjun sar wieħed mill-indikaturi biex ikejjel is-saħħa teknoloġika u ekonomika tiegħu. Materjali komposti avvanzati huma sors ta 'vantaġġ kompetittiv għas-sigurtà nazzjonali u l-ekonomija nazzjonali. Fost dawn, ir-reżini epossidiċi huma reżini eċċellenti li jistgħu jitfejjaq b'reazzjoni. Fil-qasam tal-materjali komposti rinfurzati bil-fibra, ir-reżini epossidiċi għandhom rwol kbir. Huwa kompost b'fibra tal-karbonju bbażata fuq PAN ta 'prestazzjoni għolja, fibra tal-ħġieġ S jew E, fibra tal-aramid, fibra tal-polyethylene, u fibra tal-bażalt, u ssir materjal ta' matriċi importanti insostitwibbli u materjal strutturali, li huwa użat ħafna fl-enerġija elettronika, aerospazjali, Tagħmir sportiv, tisħiħ tal-bini, pipelines tal-pressjoni, kimiċi kontra l-korrużjoni u sitt oqsma oħra. Dan id-dokument jiffoka fuq l-istatus domestiku u barrani tal-komposti tal-matriċi tar-reżina avvanzati aerospazjali u l-problemi u d-direzzjonijiet li ċ-Ċina qed tistudja.
Fibri ta' rinfurzar użati f'materjali komposti
It-tqabbil tal-prestazzjoni ta 'diversi materjali tal-fibra użati f'materjali komposti jidher fit-Tabella 1. Il-proprjetajiet ta' xi materjali ġew imqabbla. Jista 'jidher mit-Tabella 1 li s-saħħa speċifika u l-modulu speċifiku tal-fibra tal-ħġieġ waħedhom jiżdiedu b'540 fil-mija u 31 fil-mija, rispettivament, meta mqabbla ma' materjali tal-metall, u t-titjib tal-fibra tal-karbonju huwa saħansitra aktar sinifikanti. Skont rapporti tal-letteratura, is-saħħa teoretika tal-grafita ta 'kristall wieħed ikkalkulata mill-enerġija tal-bonds u d-densità tal-bonds hija għolja daqs 150 GPa. Għalhekk, il-potenzjal ta 'żvilupp ulterjuri tal-fibra tal-karbonju huwa enormi ħafna. L-għan għal żmien qasir tal-Ġappun Toray Company huwa li tagħmel saħħa tat-tensjoni tal-fibra tal-karbonju ta '8.5GPa, modulu 730GPa. M'hemmx għalfejn ngħidu, il-fibra tal-karbonju xorta se tkun il-materjal ewlieni għall-kisi u ż-żennuni solidi tal-muturi rokits fil-futur.
L-iżvilupp ta 'applikazzjonijiet oħra ta' komposti tal-fibra tal-karbonju huwa promettenti ħafna, bħal sistemi tal-ibbrejkjar tal-inġenji tal-ajru u tal-ferroviji ta 'veloċità għolja, strutturi komposti tal-ajruplani ċivili u tal-karozzi, berings tal-fibra tal-karbonju ta' prestazzjoni għolja, xfafar kbar għal turbini tar-riħ, tagħmir sportiv (bħal skis , rakketti, qasab tas-sajd), eċċ. Bl-espansjoni tal-iskala tal-produzzjoni tal-fibra tal-karbonju u t-tnaqqis gradwali tal-ispejjeż tal-produzzjoni, l-applikazzjoni tal-fibra tal-karbonju f'konkrit rinfurzat, apparati ġodda ta 'tisħin, materjali tal-elettrodi ġodda u anke neċessitajiet ta' kuljum se jespandu wkoll malajr. Sabiex jikkoopera mal-Logħob Olimpiku ta 'Beijing, pajjiżi qed jippjana li jiżviluppa b'mod vigoruż materjali tal-bini CFRP ġodda u swieq CFRP ġodda ta' teknoloġija għolja relatati mal-protezzjoni ambjentali u l-oġġetti tal-konsumatur.
Il-fibra tal-karbonju hija materjal ta 'qawwa għolja u modulu għoli. Fit-teorija, il-biċċa l-kbira tal-fibri organiċi jistgħu jsiru f'fibri tal-karbonju. Hemm tliet tipi ewlenin ta 'fibri organiċi li fil-fatt jintużaw bħala materja prima għall-fibri tal-karbonju: fibra tal-viscose, fibra taż-żift u fibra tal-polyacrylonitrile. Ħafna mill-fibri tal-karbonju użati fil-partijiet strutturali tal-muturi solidi tar-rokits attwali huma magħmula minn fibri tal-polyacrylonitrile.
Komposti tal-matriċi tar-reżina aerospazjali
Skont id-dejta rilevanti, kull kilogramma 1 tal-massa tal-vettura spazjali tista 'tnaqqas il-piż tal-vettura tal-varar b'500 kilogramma, u l-ispiża ta' tnedija tas-satellita hija għexieren ta 'miljuni ta' dollari. Il-fattur tal-ispiża għolja jagħmel materjali strutturali ħfief fil-piż u għoli fil-prestazzjoni. Il-kopertura tal-magna solida bbażata fuq l-epossi manifatturata mill-proċess tal-istralċ tal-filament hija reżistenti għall-korrużjoni, temperatura għolja u radjazzjoni, u għandha densità baxxa, riġidità tajba, saħħa għolja u daqs stabbli. Pereżempju, warheads tal-missili u fairings tas-satellita, materjali reżistenti għas-sħana għall-vetturi spazjali, u sottostrati ta 'array ta' ċelloli solari huma kollha magħmula minn materjali rinfurzati b'fibra bbażati fuq epossi u epossi-fenoliċi. Għall-konsiderazzjoni tat-titjir aerospazjali u s-sigurtà tiegħu, bħala materjal strutturali, għandu jkollu piż ħafif, qawwa għolja, affidabilità għolja u stabbiltà, u materjal kompost tal-fibra tal-karbonju epossidiċi sar materjal indispensabbli.
Il-materjali ta 'rinfurzar użati f'kompożiti epossidiċi ta' prestazzjoni għolja huma prinċipalment fibri tal-karbonju (CF) u fibri ibridi ta 'fibri CF u aramid (K-49) jew fibri tal-ħġieġ ta' saħħa għolja (S-GF). Ir-reżina epossidika użata bħala l-materjal tal-matriċi tammonta għal madwar 90 fil-mija tar-reżina komposta ta 'prestazzjoni għolja. Il-proċess tal-iffurmar ta 'materjali komposti ta' prestazzjoni għolja l-aktar jadotta layup niexef prepreg unidirezzjonali, u tqaddid u molding awtoklavi. Komposti epossidiċi ta 'prestazzjoni għolja intużaw ħafna f'diversi inġenji tal-ajru. Meta tieħu l-Istati Uniti bħala eżempju, fis-sittinijiet, intużaw materjali komposti tal-boron/epoxy għall-ġlud tal-inġenji tal-ajru u l-uċuħ operattivi. Minħabba l-ispiża għolja tal-fibri tal-boron, il-komposti tal-karbonju/epoxy ġew imdawwar f'komposti tal-karbonju/epossi fis-snin sebgħin u żviluppati malajr. Jista 'jkun bejn wieħed u ieħor maqsum fi tliet stadji. L-ewwel stadju huwa applikat għal komponenti bi ftit forza, bħal uċuħ ta 'kontroll varji, uċuħ tat-tmun, spoilers, aleroni, flaps, pjanċi tat-tkaxkir, bibien tal-irkaptu tal-inżul, għata tal-magni u strutturi sekondarji oħra. It-tieni stadju huwa applikat għal partijiet strutturali b'tagħbija kbira, bħal stabilizzaturi, dnub orizzontali b'moviment sħiħ, u ġwienaħ strutturali prinċipali li jġorru t-tagħbija. It-tielet stadju huwa applikat għal strutturi stressati kumplessi, bħal fuselage, kaxxa tal-ġwienaħ ċentrali, eċċ. Ġeneralment, telf ta 'piż jista' jkun 20 fil-mija sa 30 fil-mija. Fil-preżent, l-ammont ta 'materjali komposti fuq inġenji tal-ajru militari laħaq madwar 25 fil-mija tal-piż tal-istruttura, li jammonta għal 80 fil-mija tal-erja tal-wiċċ tal-ġisem. Hemm ħafna eżempji ta 'applikazzjoni ta' materjali komposti epoxy ta 'prestazzjoni għolja f'ajruplani militari u ċivili barranin.
Minbarra l-materjali komposti ablattivi fl-industrija aerospazjali, materjali komposti ta 'prestazzjoni għolja huma wkoll użati ħafna. Pereżempju, wara li tadotta C/EP, il-kon tal-kabina tal-istrumenti tal-missila Trident jista 'jnaqqas il-piż b'25 fil-mija sa 30 fil-mija u jiffranka x-xogħol b'madwar 50 fil-mija. Jintuża wkoll bħala appoġġ ta 'strument u 55 parti strutturali awżiljarja bħal appoġġ gyro, ċirku ta' appoġġ taċ-ċilindru ta 'l-ejection, appoġġ tar-romblu ta' l-ejection, appoġġ ta 'ġewwa ta' apparat inerzjali u appoġġ tal-batterija fuq il-missila Trident. Minħabba t-tnaqqis fil-piż, il-firxa tiżdied b'342km. Tarki u interstadji għar-rokits Delta huma wkoll manifatturati minn C/EP. L-antenni, il-parentesi tal-antenna, il-frejms taċ-ċelloli solari u l-filtri tal-microwave fuq satelliti u inġenji tal-ajru Amerikani huma kollha prodotti minn C/EP. C/EP jintuża biex jagħmel struttura ta 'appoġġ ta' l-antenna u struttura spazjali kbira fuq Intelsat V. Il-vettura spazjali Air Voyager juża K-49/EP għas-subreflectors ta 'l-antenna ta' qligħ għoli u l-ġlud ta 'ġewwa u ta' barra ta 'l-istruttura tas-sandwich tax-xehda. Ix-shuttle spazjali juża materjali komposti tax-xehda Nomex C/EP biex jagħmel bokkaporti kbar, pannelli strutturali tal-kabina tad-denb C/EP, eċċ.