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船舶工業中使用的碳纖維材料
发布时间:2021-01-29 12:59 | 浏览次数:



複合材料廣義地定義爲其中用增強材料增強粘合劑的那些。用現代術語來說,粘合劑通常是樹脂,增強材料由玻璃絲(玻璃纖維),碳纖維或芳綸纖維組成。但是,還有其他複合材料,例如鐵氧體和木材樹脂,可在造船中使用。
複合材料具有比傳統的木材或鋼方法更高的強度/重量比的優勢,並且它們需要較低的技術水平才能在半工業規模上生産出可接受的船體飾面。
船用複合材料的曆史
鋼絲網水泥
最早在船上使用複合材料的可能是鋼絲網加水泥。這種材料在二十世紀上半葉被廣泛用于建造低成本,低技術的駁船。
在本世紀晚些時候,它不僅在住宅項目中流行,而且在造船廠也很流行。由鋼筋制成的鋼框架形成船體形狀,並覆蓋著鐵絲網。然後在上面抹上水泥,固化。便宜且簡單的複合材料,盡管海洋環境中的化学侵蚀普遍存在。但是,今天仍然有成千上万的“ ferro”船在使用–这种材料使许多人实现了自己的梦想。
玻璃鋼
在第二次世界大戰期間,剛開發出聚酯樹脂後,偶然發現了在吹制的熔融玻璃流中吹入空氣的生産工藝,從而獲得了玻璃纖維。很快,玻璃纖維增強塑料成爲了主流,GRP船在1950年代初開始可用。
木材/粘合劑複合材料
戰時的壓力還導致了冷模和熱模造船技術的發展。這些方法需要在框架上鋪設薄木板表面,並用膠水浸透每一層。爲飛機制造商開發的高性能脲基膠粘劑被廣泛用于模制船體的新技術,通常用于PT船。一些粘合劑需要在烤箱中烘烤才能固化,並且開發了熱成型的船體,盡管由于使用工業烤箱而受到尺寸限制。
船用現代複合材料
自1950年代以来,聚酯和乙烯基酯树脂稳步改进,GRP已成为造船中使用最广泛的复合材料。它也用于造船,通常用于需要非磁性船体的扫雷器。对于现代环氧化合物,早代船遭受的渗透问题现在已成为过去。在21日世纪,容积玻璃鋼船生产遵循一个完整的工业生产过程。
如今,木质/环氧树脂成型技术仍在使用,通常用于划艇。自从引入高性能环氧树脂以来,其他木材/粘合劑複合材料也得到了发展。条状木板 是一种用于家庭船的流行技术:将木板条(通常是雪松木)纵向铺在框架上并涂上环氧树脂。这种简单的结构提供了便宜而坚固的结构,并且业余爱好者可以轻松实现其光洁度。
在造船的前沿,芳綸纖維增強了帆船的關鍵區域,例如船頭和龍骨部分。芳族聚酰胺纖維還提供改進的減震性能。碳纖維桅杆日益普及,因爲它們具有重要的性能和容器穩定性。
帆船在其帆結構中還使用了複合材料,碳纖維或玻璃纖維帶可提供柔性但尺寸穩定的基體,在該基體上可層壓合成帆布。
碳纖維還具有其他海洋用途-例如用于高強度的內飾線條和超級遊艇上的家具。
造船業複合材料的未來
碳纖維的成本隨著産量的增加而下降,因此薄碳纖維(和其他型材)的可用性可能會在船舶生産中變得更加普遍。
材料科學和複合技術正在迅速發展,新的複合材料包括碳納米管和環氧混合物。最近,作爲概念項目交付了帶有使用碳納米管建造的船體的小型海軍艦船。
輕便,強度,耐用性和易于生産意味著複合材料將在船艇制造中發揮越來越大的作用。盡管使用了所有新的複合材料,但纖維增強的聚合物複合材料仍將保留許多年,盡管它肯定會與其他奇特的複合材料合作。
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