复合材料的新应用-威尼斯5994

      一年一度的欧洲最大也是世界最大的复合材料展览会jec，四月份在法国巴黎落下帷幕。这个举目关注的展会实际上是世界复合材料工业发展的缩影，通过展会可了解到复合材料工业的最新动向。今年展会的面积达四万平方米，比去年扩大了25％，展示了65种具有创新意义的新产品、新技术，三天内观众达两万五千人次。展会同时举办了23场各类研讨会。大会的宗旨是“协同努力共创复合材料的未来”。笔者观察到2007年jec的主要亮点是： ·突出创新的概念； ·突出高新技术的应用；如高性能碳纤维、高性能玻璃纤维、新工艺、新设备在各个领域的应用； ·突出环境保护的理念：强调减少能耗的技术及原材料，强调减轻装备重量的技术及原材料，强调降低污染降低噪音的技术及原材料。 以下就展会上一些突出的新产品、新应用作一简单报道。

      在医学方面的应用方面 瑞士icotech等公司开发了复合材料“颈椎板”，作为植入体替代原用的金属材料植入体。因为金属植入体会发生疲劳破坏且对核磁共振检测的成像存在干扰。复合材料颈板是用连续碳纤维－peek（聚醚醚酮）制备的，有极佳的生物相容性及优异的抗疲劳性，射线可穿透性，在医学应用方面特别是测试成像方面颇具价值。 巴西papq公司聚酰胺基生物聚合物，采用植物油（如蓖麻油）为原料制备的这种聚合物用于骨科即骨的再植再造应用，它具有极佳的生物相容性并能产生促进新骨生成的两种机制，该材料比现在应用 的任何其他材料的价格都低廉，并可减少术后并发症。 英国tat公司开发了碳纤维轮椅，三轮的轮椅，配置碳纤维的椅座，三轴设计使之非常稳定，可在凹凸不平的地面上顺利行驶。座椅设计坚实、舒适。模压成型，可在8秒内拆卸轮子，造型优美，无需传统轮椅需用的金属管框架。在汽车工业应用方面 德国itv公司开发的环型缠绕技术，用于压力容器制造。该项技术用于制备轴对称的复合材料部件，环形缠绕头上配置有标准的虹吸式树脂注入单元，湿发缠绕，在整体缠绕路径及全过程中几乎无树脂滴漏，树脂消耗量减少，缠绕机成为清洁工作站，杜绝了有害垃圾的产生。该项新技术将用于批量生产纤维增强高压容器，如用于未来汽车上的氢气贮罐。

      意大利atr公司制备的汽车发动机罩，为中空的整体部件，通体无一结点，造型美观，具有高的机械性能并可承受高的工作温度。蒸压斧成型技术并结合预浸料及手糊工艺。采用两种不同的环氧基树脂基体，可满足对部件的性能需求如刚性、耐热性及外形等，采用新型夹层结构技术提高生产效率，可工业化生产，制造成本低。意大利某公司展出了旅宿赛车用拖车的结构件及内部部件，采用全新的概念来制备，即同时将两个半模翻铸后再组装并锁紧，得到的结构件尺寸为：长14米，高4米，宽3米。采用环氧乙烯基树脂，iso-npg胶衣及多轴玻纤。pvc芯材夹层材料用于墙面及地面。采用树脂渗注技术将所以的玻纤浸渍。该项工艺适合制备非传统形状的旅宿赛车用拖车，特别是在赛季，用于拖运赛车及摩托车。 澳大利亚icepalet公司展出的复合材料运货车装货底盘，引起观众的瞩目，他们采用模压工艺一次成型。该底盘比木材底盘重量轻70％，耐磨性优良，使用寿命至少5年。高抗冲击强度，高装载能力，底盘上无钉子及尖角故操作安全。耐候性好，耐紫外线照射，于2006年投产。 当然，展会上有不少全复合材料的豪华轿车，令观众赞叹不已。

      在飞机应用技术方面 美国hexcel公司等开发了新型的飞机发动机用隔音罩。当前在处理飞机发动机的噪音的技术方面，均需要在减噪部件的重量及其减噪效果方面反复权衡，然而飞机上不允许增加任何多余的重量。开发的此部件就是在没有增加结构件重量的情况下，在很宽的声频范围内大幅度提高减噪性能。这种隔音罩是将一个具有可渗透性的复合材料罩嵌装在蜂窝芯体中从而构成一个声学隔障，通过粘合剂将复合材料罩与蜂窝芯体相互粘结。隔音罩本身的减噪性能及其安装的部位决定了其最终减噪的效果。此隔音罩的材料是柔性的，从而使其声学隔障比传统的刚性嵌入式的声学隔障大的多。这项技术可提供给用户进行推广，即用户可根据对减噪水平的具体实际要求及减噪的带宽来设计其结构。此项技术也有可能应用在飞机发动机进气管上。 加拿大marquez等公司开发了飞机用复合材料空气进气管，这种用连续玻纤及热塑性树脂制备的复合材料管，质轻，100％阻燃。先用热成型方法制备聚醚亚胺－玻纤片材，再成型制备成管材，材料为柔性，可成型至所需形状而不产生裂纹。该产品于2006年用于波音飞机及投弹手飞机。 美国starfire system公司开发了碳化硅陶瓷刹车用回转转子，既采用新型陶瓷基复合材料转子替代原有的刹车器的金属转子，改善其摩擦性能，减轻其重量，大大改善了加速及刹车性能，降低了燃油消耗，不受环境温度及湿度的影响，减少刹车系统的重量，提高了耐久性。 在展会上展出了eads的a400m运输机复合材料出货舱门，它安装在机舱身的加压部位，可承受极高的物理载荷，尺寸为6.5米x 4米，是世界上应用在飞机上的最大的复合材料部件。真空辅助加压成型，采用大量预成型件，喷注、固化一次完成，共3000个结点，不需昂贵的蒸压斧，在工业控温炉内进行固化，缩短生产周期。

     造船工业方面 法国djp等展出了用于大型船舶发动机的复合材料水压控制装置，它由一个阀体及一个可分成两部分的导管所组成。该装置的重量仅为传统的钢或铸铁的 1/7-1/8 且具有更高的机械性能及抗震性能。采用一次成型工艺，无需再次组装或粘结，使用寿命长，耐腐蚀，成本低廉。 加拿大epdm公司示出了复合材料人力潜水艇，即复合材料壳体的人力潜水艇。采用玻纤/乙烯基树脂夹层结构，手糊工艺制备。整体结构为轻型并具有更高的机械强度。这种产品比标准的金属产品具有更佳的上浮力。运动及娱乐应用方面 有法国salomon公司示出的100％碳纤维自行车轮，可在工业化生产条件下批量生产，生产周期短，交货迅速（15天，而通常需4－6月），一次性成型，生产成本低。

      地面交通方面 apatech等公司开发了铁路轨道排水用复合材料排水沟， 此项发明用于排除铁路及高速公路上的雨水及洪水，用玻纤－聚酯采用手糊工艺及模压技术制备复合材料排水沟，其重量仅为传统的增强混凝土排水沟重量的 1/12-1/15。安装时无需重型机械，费用降低30％，使用寿命50－70年，混凝土为20年。法国se公司等粉末状物料产品贮罐， 该贮罐直径3.5米，长12米，容积65立方米，空罐重量1200kg。采用高强碳纤维/玻纤织物增强乙烯基树脂，缠绕工艺。该贮罐符合欧洲运输法规，替代金属贮罐，比相同容积的金属铝贮罐重量减轻20－30％，有效荷载增加，降低运输成本。抗腐蚀性优良，抗真空性能提高10倍以上，在采用气动卸载时此优点非常突出。

     法国nanolodge公司示出了碳滑雪杖，即 采用碳纳米管增强环氧树脂制备的滑雪杖，重量轻、柔性好、抗冲击强度高，可进行批量生产，满足市场需求。英国rocat等公司开发了手划双体船复合材料外壳，即在闭模中成型整体的双体船复合材料外壳，在模型内铺放多层玻纤织物，通过管状膨胀袋在模腔内膨胀使之成型，再渗入树脂获得层状结构件。因整体成型壳结构无需组装或粘结，该项技术可减轻船体重量，改进其安全性。已生产出首批三条双体划艇。

      值得指出的是，中国派出了包括巨石集团、泰山集团、重庆玻纤三大玻纤巨头为首的有41家展商的庞大的中国国家队参加了此次展会，表明中国复合材料企业对国际重大商事的参与能力及竞争能力已大大提高.