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減重——碳纖維復合材料應用的“高光”

分類:實時資訊 發布日期:2022-06-14 發布人:溈徠

碳纖維復合材料具有多方面的優勢性能,如強度大、重量輕、耐腐蝕、抗疲勞性能好、X光透過率高等等,其在不同的行業、不同的工作環境中展示出不同的應用價值,但是“減重”永遠都是碳纖維復合材料應用的“高光”點,正因為有了這樣一個“高光”點,碳纖維才能在復合材料應用領域持久閃耀。


火箭上的“高光”應用


減重——碳纖維復合材料應用的“高光”(圖1)


長征五號火箭


長征五號火箭在火箭助推器、芯一級、芯二級殼體表面長排罩上大量采用碳纖維泡沫夾層結構材料,這種罩體能夠在高溫高壓下正常運作。與金屬材料相比,可減重50%左右,與普通復合材料相比,可減重30%左右。對于一級半入軌的長征五號B火箭來說,這種減重效益更加鮮明。

芯一級能減重多少,運載能力就可以提升多少,助推器減重與運載能力提高的比例更是高達1.25:1。為此,航天科技集團一院703所把大直徑大厚度碳纖維復合材料”3+2”蜂窩夾層結構整體成型技術,用在了長征五號B火箭芯一級尾段的壁板和防熱板結構中,替代原有的組合梁結合分瓣玻璃鋼底板的結構方案,成功實現減重約400公斤。

地鐵列車上的“高光”應用


減重——碳纖維復合材料應用的“高光”(圖2)


碳纖維地鐵列車


由中車四方股份公司設計制造的新一代地鐵列車,采用先進的碳纖維應用技術,其車體、轉向架構架、司機室、設備艙等部位均采用碳纖維復合材料制造。輕質高強的碳纖維復合材料使列車整體減重13%,有效減少了運行能耗,再配合更高效的牽引系統,將列車最高時速提升至140km/h,整車綜合節能可達到15%以上。


工業機械上的“高光”應用


減重——碳纖維復合材料應用的“高光”(圖3)


大型碳纖維機械輥


印刷、紡織、造紙等傳統行業都在積極使用碳纖維輥替代傳統金屬輥,以高效率、低能耗帶動產業的轉型升級。無錫智上新材在近幾年已為無紡布、柔版印刷、鋰電池制造等行業提供近百款不同型號、不同用途的碳纖維輥的定制服務。碳纖維復合材料輥剛性好、噪音低、強度高、耐疲勞。


與傳統的鋼制輥相比,重量至少減輕70%,因為自重的大幅度降低,運轉速度至少可以提升30%以上,在提高生產效率的同時,能耗還能減少30%,非常符合綠色高產的現代化工業目標。目前,無錫智上新材在碳纖維輥方面的配套服務已經擴大到二十余個行業,年產量達數百萬根。


醫療器械上的“高光”應用


減重——碳纖維復合材料應用的“高光”(圖4)


碳纖維醫用擔架


過去的醫療擔架主要用于運送傷患,但是大部分的急診患者就醫后都需要接受進一步的醫學影像或者放射性檢查,因此,患者必須從擔架上轉移到專業醫療床上才能接受檢查。在此過程中,任何一個多余的步驟都有可能增加患者的受傷害程度以及生理上的痛苦。


采用碳纖維復合材料制作的醫用擔架,憑借材料本身良好的X光透過性能,可以使急診病人躺在擔架上就能接受放射性檢查。另外,碳纖維材料的輕量化特征也減輕了運送負擔,加快了運送速度,例如無錫威盛新材料科技有限公司采用碳纖維復合材料制作的醫用便攜式擔架,荷載200Kg,自重卻只有5.5Kg,適用于多種救援場合,能為患者爭取寶貴的生命時間。


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