Quels sont les champs d'application des matériaux composites?

Les composites, avec leurs caractéristiques de poids léger, de résistance élevée, de résistance à la corrosion et de conception flexible, ont pénétré plusieurs secteurs industriels et civils. Voici les principaux scénarios d'application et cas typiques:

1. Secteur aérospatial

Exigences de base: réduction de poids extrême, haute résistance, résistance aux environnements extrêmes

Fabrication des avions: composants structurels principaux tels que le fuselage, les ailes et les ailes de queue (par exemple, la teneur en matériaux composite dans les avions Boeing 787 est de 50%, et dans Airbus A350, il est de 53%), la réduction du poids réduit la consommation de carburant de 15% à 20%; Les lames du moteur, les composants intérieurs de la cabine (tels que les partitions, les cadres de siège), prenant en compte à la fois une résistance à haute température et un poids léger.

Équipement aérospatial: coquilles satellites, réservoirs de carburant du corps de fusée (composites de matrice de résine renforcée en fibre de carbone), capable de résister à des fluctuations de température de - 200 degrés à 1000 degrés; Structure de la ferme de la station spatiale, doit maintenir la rigidité dans l'environnement de rayonnement spatial à long terme.

 

2. Industrie automobile et de véhicules énergétiques

Exigences de base: légers pour améliorer l'efficacité de la portée / énergie, la sécurité et la résistance aux accidents, les vibrations et la réduction du bruit

Véhicules traditionnels: pare-chocs frontaux, modules de porte, composants du châssis (tels que les composites PP renforcés en fibre de carbone), réduction du poids de 30% à 50%, réduit la consommation de carburant; Capots du moteur, couvercles de toit (polyuréthane renforcé en fibres de verre), résistance à l'équilibre et isolation sonore.

Nouveaux véhicules énergétiques: coquilles de batterie (structure composite en alliage en fibre de carbone / en aluminium), enterrant tout en empêchant les perforations et l'inflammabilité; Cadres de véhicules (résine époxy renforcée en fibre de carbone), par exemple, le corps du véhicule Tesla Roadster réduit le poids et la plage d'environ 10% après la réduction du poids ultérieure.

3. Nouveau champ d'énergie

Exigences de base: grande taille, résistance à la fatigue, résistance aux intempéries

Énergie éolienne: Pares d'éoliennes (fibre de verre / résine époxy renforcée en fibre de carbone), longueur jusqu'à 120 mètres, la légèreté réduit la charge de l'unité et améliore l'efficacité de la production d'énergie de 10% à 15%; Cobiliers moteurs (matériaux composites), résistant au sable et au vieillissement ultraviolet.

Stockage photovoltaïque / énergétique: support solaire (plastique renforcé de fibre de verre FRP), résistant au sel et à la corrosion alcaline (en particulier dans les centrales côtières); Shels de batterie de stockage d'énergie (matériaux composites), isolant, flamme - ignifuge et léger.

4. Génie maritime

Exigences de base: résistance à la corrosion de l'eau de mer, impact des vagues de vent

Fabrication des navires: FRP (Fibre en verre renforcé en plastique) bateaux de pêche, yachts, plus léger que les navires en acier de 40%, améliore la vitesse et réduit les coûts d'entretien de 60%; - Selon les coques de pression de la mer (composites de matrice métallique renforcées en fibre de carbone), capable de résister aux pressions de plus de 10 000 mètres en mer profonde.

Installations marines: pipelines sous-marins (tuyaux composites FRP), résistant à la corrosion lors du transport du pétrole brut / de l'eau de mer; Piles de fondation éolienne offshore (matériaux composites recouverts de tas d'acier), isolant de l'acier de l'érosion de l'eau de mer.

 

5. Construction et génie civil

Exigences de base: résistance à la corrosion, longue durée de vie, résistance sismique

Bridge et bâtiments: FRP (Fibre en verre en plastique renforcé) Lignes d'amarrage de navires, remplaçant les lignes en acier pour résister à la rouille (comme certaines lignes d'amarrage du pont Shanghai Lupu); Barres FRP (barres en plastique renforcées en fibre de verre), utilisées dans des structures en béton de salins - Alières alcalines et des bâtiments côtiers pour éviter les fissures causées par l'acier rouillé.

Bâtiments spéciaux: Large - Span Toit des stades (tels que le toit du bâtiment de terminal de l'aéroport de Pékin Daxing, un matériau de membrane PTFE renforcé PTFE), léger et transparent, fort contre les charges de vent.

 

6. Transport ferroviaire

Exigences de base: légèreté pour l'augmentation de la vitesse, réduction du bruit, résistance à l'impact

Haute - Rail de vitesse / Metro: panneaux de jupe corporelle, couvercles de déflecteur de toit (polyester insaturé à fibre de verre), réduction du poids de 20% - 30% pour réduire la consommation d'énergie; Composants intérieurs (tels que sièges, panneaux muraux, composites), flamme - issue et absorbant les chocs, améliorant le confort des passagers.

Maglev Train: Structure du corps du véhicule (composites en fibre de carbone), plus légère pour s'adapter à un fonctionnement de vitesse - élevé (vitesse supérieure à 600 kilomètres par heure).

 

7. Dispositifs médicaux et équipements de réadaptation Exigences de base: Léger, biocompatibilité, adaptation personnalisée

Prothétiques et orthèses: prothèses composites en fibre de carbone, ne pesant que 1/3 de prothèses en acier, avec une élasticité proche des os humains, réduisant la fatigue des utilisateurs; Corrections vertébrales (résine renforcée en fibres de verre), montant la courbe du corps humain et respirant.

Équipement médical: machines CT, coquilles d'équipement IRM (matériaux composites), rayonnement - et facile à nettoyer; Poignées d'instruments chirurgicaux (coup d'œil renforcé en fibre de carbone), glissement léger et non -.

 

8. Produits sportifs et loisirs

Exigences de base: élevée élevée, légère, durabilité

Équipement sportif: raquettes de tennis, raquettes de badminton (matériaux composites en fibre de carbone), l'élasticité du ballon a augmenté de 20%; Cadres de vélo (résine renforcée en fibre de carbone), ne pesant que 1 - 1,5 kg, rigidité supérieure à l'alliage d'aluminium; Ski-babillards, planches de surf (matériaux composites en fibre de verre), résistant aux chocs et faciles à façonner.

9. Défense et industrie militaire

Exigences de base: furtivité, anti -, résistance aux conditions extrêmes

Équipement d'armes: armure composite du réservoir (matériaux composites en céramique / métal / fibre), poids 50% plus léger que l'armure en acier, anti - capabilité de pénétration d'armure améliorée; Coquilles de missiles (époxy renforcé en fibre de carbone), réduisant le poids pour augmenter la plage.

Équipement furtif: fuselages d'avion (matériaux composites d'absorption), tels que les ailes et les queues de F-22 et J-20, réduisant la zone de réflexion radar; Superstructures des navires (matériaux composites), réduisant la réflexion du signal électromagnétique.

 

10. Génie des produits chimiques et des pipelines

Exigences de base: résistance à la corrosion acide et alcaline, faible entretien

Pipelines chimiques: pipelines FRP transportant de solides milieux corrosifs tels que l'acide sulfurique et l'acide chlorhydrique, LifeSpan 3 - 5 fois celui des pipelines métalliques; Réservoirs de stockage (matériaux composites), utilisés pour stocker les matières premières chimiques, pas besoin de revêtements anti-corrosion.

L'application de matériaux composites s'est propagée des industries finales élevées - (comme l'aérospatiale et l'armée) au secteur civil (comme les automobiles et les produits de sport). Sa fonctionnalité de «personnalisation des performances» stimule diverses industries vers une efficacité plus élevée, une plus grande conservation de l'énergie et une durée de vie plus longue.