复合材料 发展趋势,复合材料发展趋势

“由于复合材料具有很高的设计潜力,复合材料将在人类科技发展中发挥越来越重要的作用。人类对材料的需求日新月异,复合材料行业的前景非常光明。”。张博明


我国复合材料产业已进入黄金发展时期,未来五年将出现爆发式增长。当前韩国复合材料产业发展有哪些困难需要解决?产学研一体化的弊端是什么?与发达国家相比,还有哪些不足需要弥补?近日,中国复合材料学会秘书长张伯明在北京航空航天大学就相关题接受了本刊编辑的采访。


张伯明中国复合材料学会秘书长


缺乏土木工程复合材料专家


【CCN】总体来说,韩国复合材料开发的难点是什么?您认为应该如何解决?


[张博明]复合材料土木工程领域专业人才的缺乏是一个瓶颈。由于国防领域是国家重要领域,拥有众多研发机会,韩国复合材料领域的先进科研人员和科技资源大部分投入到该领域,导致人力短缺。私营复合材料行业的科技人力和资源。一些县拥有价值数十亿美元的公司从事复合材料行业,但没有一个技术人员从事非常低水平的技术工作。产品也被抄袭、假冒,不具备必要的资质。


政府正在出台一系列政策,鼓励科技人员更多精力投入民营企业,鼓励科技人员创业,加快科技成果转化,促进产业发展。这是目前比较突出的题,虽然政府已经采取了措施,但要彻底扭转这一现象恐怕还需要一段时间。


在复合材料应用领域,不宜盲目追求国外先进产品。


[CCN]复合材料在军事和民用领域具有广泛的应用潜力。我国在这方面与发达国家相比有何差距?


[张博明]如果看我们国家目前的产业现状和相关产业的发展情况,其实和发达国家没有太大的区别。唯一的差距还在于整体社会经济水平和产业基础。这是因为复合材料是在产业基础上发展起来的,与整个产业的基础密切相关。


中国和欧洲在复合材料应用方面的差距稍大,在航空航天领域尤其是民用航空领域最为明显。例如,欧洲开发的最新波音空客787和350飞机使用了50%的复合材料,而韩国目前正在开发的C919仅使用了10%左右的复合材料。而韩国研制大型民用飞机只有10年的时间,而欧美国家从20世纪70年代就开始这样做,从这个角度来看,目前复合材料的应用存在差距是不可避免的。在军事装备方面,虽然应用较晚,但现在基本处于先进国家同一水平。另外,在复合材料自动化制造领域,韩国与发达国家差距较大。韩国仍然进口一些20世纪70年代和90年代发达国家使用的设备。


为了弥合这一差距,重要的是我们的产业紧密结合,而不是总是只关注最先进的国外产品。因为这些产品可能不适合我们国家的国情。不如用这笔资金来购买这些产品,通过频繁的创新,根据当地的需求开发出更切合实际的产品,服务好国内市场。


【CCN】当前,复合材料正在成为航空领域材料选择的一大趋势。在航空领域使用复合材料有哪些好处?哪些复合材料在该领域最有应用前景?


[张博明]就民航而言,节省燃油有助于提高经济效益。相比铝合金或轻金属,复合材料本身容易减重,其应用已是大势所趋。此外,复合材料的应用可以提高乘客的舒适度,例如通过增加窗户的开启范围。大型航空公司都会投入大量精力研究复合材料在飞机上的应用。国外复合材料年产量的一半左右是在航空航天领域实现的。在众多复合材料中,碳纤维增强树脂基复合材料在该领域的应用前景最为广阔。


首先“知道如何使用它”,然后“用好它”。


【CCN】高科技产业保持活力,离不开强大的研发创新能力。复合材料的研发和推广应遵循什么理念和精神?


[张博明]复合材料的性能控制范围很大,设计性很强。我们研发的一个标志是根据应用需求进行特殊材料设计,以满足最高要求。复合材料行业的研发和创新始终以应用为导向,最适合应用的材料就是最好的材料。


复合材料同时含有增强相和基体相,它们的性能是各向异性的。这使得它的结构设计与金属、塑料和陶瓷等材料非常不同。复合材料领域之外的材料工程师在第一次使用复合材料时可能不知道从哪里开始。复合材料行业研发首先要解决的任务是通过教育培训、技术交流、推广,确保任何人都能轻松了解和使用复合材料的各向异性。学会了如何使用之后,再思考如何用好它。在实际使用中,必须进行一系列的研发活动,不断改进设计和制造方法,降低成本,设计更高效的结构,以生产出更好的产品。从教设计师如何使用到用好它,这就是我们复合材料行业所追求的目标。


【CCN】我国复合材料行业在产学研融合创新方面还有哪些短板需要改进?


【张博明】在中国北京、上海、江苏、广东、山东等经济发达地区,大家都很看重产学研和复合材料产业的融合,很多资源都投入到促进这个行业的发展还是非常好的。今天我们讲政产学研用一体化。值得一提的是,未来金融业和投资业应该在复合材料的发展中发挥更重要的作用。过去,复合材料行业与资本的结合较为薄弱,行业缺乏与资本合作的经验。随着行业的发展,新的成果会不断涌现,也会出现很多能够真正实现科技与金融完美结合的好项目,让整个行业实现快速发展。


复合材料行业的后起之秀


【CCN】纳米复合材料作为复合材料行业的一匹黑马,多年来一直是研发的热点。您目前如何将这种材料应用到各个领域?


【张博明】纳米材料曾被认为是有前途的、可以改变整个行业的革命性材料,受到学术界的喜爱。纳米材料本身具有优异的性能,例如碳纳米管,其模量比目前碳纤维高10倍甚至100倍。但它的体积很小。为了使材料改性产生明显的效果,添加量必须达到一定值。但纳米材料容易团聚、相互粘连,因此如果添加量稍有增加,团聚现象就会变得严重,了纳米材料的整体使用,而且这个题无法从根本上解决。


在大规模工业应用方面,纳米复合材料尚未取得成功。例如,纳米复合材料在汽车、飞机、船舶等结构材料中基本无用。目前,纳米复合材料主要应用于一些功能材料,如传感器、电池材料以及一些导电、导热材料,但其用量并不大,只是锦上添花。


【CCN】智能复合材料是复合材料领域的后起之秀。未来发展有哪些亮点?


[张博明]智能复合材料被认为是未来复合材料发展的热点。尽管目前该领域的学术研究较多,但实际工程应用仍然相对较少。智能复合材料面临的竞争对手是一些传统的功能材料,但许多智能复合材料也在开发中。由于后者有良好的基础,因此开发速度可以比普通智能材料更快。未来智能材料可以向自我识别、监控、传感、自我修复等方向发展。例如,它可以用在飞机机身材料上,以检测飞机在运行过程中的损坏情况,也可以用在卫星太阳能电池板上,以改善电池板的展开行为。


文章


一、碳纤维行业的发展趋势是怎么样的?

据MarketsandMarkets预测,到2026年,全碳纤维市场预计将达到80亿美元。高性能碳纤维是火箭、卫星、导弹、战斗机、舰船等尖端武器装备必不可少的新型战略材料,国家政策也在大力支持碳纤维产业的发展。《中国制造2025》预计,2020年国产高强碳纤维及其复合材料技术成熟度将达到9级,2025年国内在汽车、高技术船舶等领域实现规模化应用。我建议。必须生产高强度中模、高强度碳纤维,复合材料技术成熟度达到9级,力争获得CAAC/FAA/EASA等航空碳纤维关键部件的适航认证。结合国内大型飞机研发进程,到2025年将研发出复合材料。碳纤维拉伸强度5-8GPa,CV4,拉伸模量294GPa,CV4。


二、特种纤维复合材料什么用处?

碳纤维是一种含碳量较高的人造纤维,是一种即使受热也不会熔化的特殊纤维,它是通过氧化、碳化、石墨化等热稳定工艺制成的。与一般碳材料不同,碳纤维由于其强的各向异性和纤维轴方向的高强度而具有优异的力学性能。


碳纤维通常不作为独立材料使用,而是与树脂、金属或陶瓷等基体结合形成碳纤维增强复合材料。考虑到成本控制和工艺题,目前碳纤维增强树脂基复合材料的使用越来越频繁,可以满足密度、刚度、重量、疲劳性能等严格要求。


碳纤维复合材料最初应用于航空航天等先进领域,但随着技术的不断发展,如今广泛应用于机械、汽车、纺织、等各个领域。


1-航空领域


航天器重量每减轻1公斤,运载火箭可减轻500公斤。碳纤维复合材料比重小、刚性好、强度高,因此在航空航天飞行器中得到广泛应用。


以垂直起降战斗机为例,碳纤维复合材料的使用量占飞机总重的1/4,机翼重量的1/3。据了解,美国航天飞机的三个火箭推进器和先进MX导弹发射管的关键部件均采用碳纤维复合材料制成。


2-汽车领域


碳纤维复合材料在汽车上主要用于替代钢材,可减轻40%以上的重量,从而节省燃料,节省成本。


据了解,汽车结构质量每减少10%,可节省7%的燃油。大多数车身结构,包括F1——世界一级方程式锦标赛和赛车,都是由碳纤维材料制成的。复合材料在国内汽车上的应用也逐渐形成趋势,能源短缺和燃油价格上涨,特别是电动汽车的普及,将使复合材料得到重大应用。


3-风力发电领域


风力发电是一种清洁、环保、可再生的能源。风电是目前增长最快的能源领域,全年增长率约为25%。随着单机发电量越来越大,叶片越来越长、越来越重,对强度和刚度的要求越来越高,研究人员开始将目光转向碳纤维复合材料。


目前叶片主要采用碳纤维和玻璃纤维混合的混合复合材料,既保证了合理的受力,又节省了碳纤维的用量,达到节约成本的目的。


4-医疗领域


碳纤维复合材料的透光率达到98以上,可作为X射线装置、CT装置、乳腺装置等放射医疗器械的组成材料。


随着假肢技术的不断发展,碳纤维复合材料也可以用于制作假脚、踝关节、膝关节、控制部件等,可以为使用者提供更多的舒适度,并节省劳动力。


除了上述领域外,毫不夸张地说,碳纤维复合材料应用于电子、高铁、土木工程、家具、油气田等各个领域。“一切”。当然,更多的应用领域还需要不断探索和发展。


三、2o22年做哪些行业前景好?

1、电子信息。相关专业电子信息工程、通信工程、信息响应技术、信息工程、信息计算科学等。


2.生物技术。相关专业生物技术、生物技术、生物资源科学等。


3.现代医学。相关专业药物药剂学、制药工程、生物医学工程、东方医学等。


4.汽车。相关专业汽车工程、汽车服务工程、热能与动力工程、工业设计等。


5、物流。相关专业物流管理、现代物流等。


6、新材料。相关专业高分子材料及工程、复合材料及工程、再生资源科学与技术、稀土工程等。


7、环境能源。相关专业环境科学、环境工程、能源与环境系统工程、资源与环境科学等。


8、管理类。相关专业工商管理、人力资源管理、工程管理等。


9.法律类别。相关专业法学、法、经济商法、商法等。


10.营销。


对于复合材料 发展趋势的相关题,以及复合材料发展趋势今天就讲解到这里了,希望对大家能有比较好的帮助。

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