復(fù)合材料發(fā)展三要素

[編輯:Cyx]  [發(fā)布時間:2016-03-10 13:03:07]  [中國紡織報]

　　復(fù)合材料應(yīng)從提高結(jié)構(gòu)效率、工藝效率與降低成本上尋求發(fā)展，目前，復(fù)合材料技術(shù)的發(fā)展趨勢主要包括以下幾點(diǎn)： 　　

　　首先，應(yīng)不斷開發(fā)和應(yīng)用更高比強(qiáng)度、比模量的新型纖維，如PBO纖維、PIPD（M5）纖維、納米纖維等。

　　第二，加強(qiáng)復(fù)合材料中納米材料的應(yīng)用，直接將一維納米線用作增強(qiáng)劑，可使復(fù)合材料具有極其優(yōu)異的力學(xué)性能。

　　目前，在裝甲復(fù)合材料中，國外已開發(fā)出納米陶瓷、碳納米管、納米金屬氧化物等增強(qiáng)的聚合物裝甲材料。如何使碳納米管在聚合物中實(shí)現(xiàn)良好分散、拉直、取向定向、有序排列，將是納米復(fù)合材料仍需研究的重點(diǎn)。

　　第三，應(yīng)不斷向功能化、結(jié)構(gòu)/功能一體化和智能化、仿生化發(fā)展。

　　復(fù)合材料具有設(shè)計自由度大的特點(diǎn)，適合于向功能材料和結(jié)構(gòu)/功能材料發(fā)展以及向高級形式的復(fù)合發(fā)展。包括由宏觀層面的復(fù)合向亞宏觀和微觀層面的復(fù)合發(fā)展，由實(shí)現(xiàn)機(jī)械功能為主的復(fù)合向?qū)崿F(xiàn)電、磁、光、聲功能的復(fù)合發(fā)展，以及進(jìn)一步向機(jī)敏與智能復(fù)合材料、仿生復(fù)合材料等發(fā)展。

　　第四，向低成本化方向發(fā)展，不斷發(fā)展材料復(fù)合新技術(shù)。復(fù)合材料的制造成本通常為原材料20%、成型加工70%、質(zhì)量控制和檢測成本10%。因此降低復(fù)合材料成本的重點(diǎn)是成型工藝，其次是原材料成本。

　　成型工藝應(yīng)在以下方面突破進(jìn)行改進(jìn)和發(fā)展：

　　首先，發(fā)展和使用RTM和樹脂膜浸熔工藝（RFI），發(fā)展新的低成本的非加熱固化工藝，主要有微波、電子束（EB）、超聲波、紫外光等方法。

　　其次，發(fā)展工藝模擬技術(shù)，建立鋪層、浸膠、固化等過程的模型和采用人工智能模擬，優(yōu)化工藝，提高工藝參數(shù)準(zhǔn)確性、自動化程度和制品合格率。

　　同時，開發(fā)一體化、自動化的成型工藝，如采用纏繞-熱壓罐、熱壓罐-RTM等組合，采用拉擠、纏繞等自動化工藝，發(fā)展自動化模壓、一機(jī)多模模壓等成型技術(shù)。

　　可采用以下方法降低原材料成本。采用大絲束碳纖維進(jìn)行成型，國外已出現(xiàn)160K、320K碳纖維；開發(fā)低溫固化、高溫使用的樹脂和預(yù)浸料，以降低能耗；使用混雜纖維復(fù)合材料。

　　此外，發(fā)展材料復(fù)合新技術(shù)?；谖⒂^、亞微觀和顯微尺寸結(jié)構(gòu)層次上的復(fù)合新技術(shù)是新一代復(fù)合材料發(fā)展的重點(diǎn)。

　　如在材料合成過程中在基體中產(chǎn)生彌散且與母體有良好相容性、無重復(fù)污染為特點(diǎn)的原位復(fù)合技術(shù)；以自放熱、自潔凈和高活性、亞穩(wěn)結(jié)構(gòu)產(chǎn)物為特點(diǎn)的自蔓燃復(fù)合技術(shù)；以組分、結(jié)構(gòu)及性能漸變?yōu)樘攸c(diǎn)的梯度復(fù)合技術(shù)；以攜帶電荷基體通過交替的靜電引力來形成層狀高密度、納米級均勻分散材料為特點(diǎn)的分子自組裝技術(shù)；以依靠分子識別現(xiàn)象進(jìn)行有序堆積而形成超分子結(jié)構(gòu)為特點(diǎn)的分子復(fù)合技術(shù)等。復(fù)合材料發(fā)展三要素