复合材料是如何成为必需品的复材云集|复合材料

发布日期：2023-05-05 16:06:50 浏览次数：270 评论：0

导读

与木材、钢、铁、铝和混凝土等传统材料相比，复合材料和复合材料行业相对年轻。复合材料制造的当前时代可以追溯到20世纪50年代末

与木材、钢、铁、铝和混凝土等传统材料相比，复合材料和复合材料行业相对年轻。复合材料制造的当前时代可以追溯到20世纪50年代末，尽管直到20世纪90年代和21世纪初，该行业才真正开始成熟和发展。

复合材料是一种准各向同性的新事物，对一些工程师来说甚至是“奇怪的”，如果布道者能够说服他们的客户给复合材料一个机会——主要是通过在现有应用中取代传统材料，特别是如果该应用可能受益于复合材料提供的轻质/高强度特性，那么复合材料就会在早期发展起来。

Joby Aviation的全电动垂直起降(eVTOL)飞机在整个制造过程中广泛使用了复合材料。飞机轻量化的必要性使复合材料成为唯一的选择

高尔夫球杆就是一个很好的例子，几十年来，球杆几乎完全由钢或铝制成。1969年，弗兰克·托马斯(Frank Thomas)开发了第一根碳纤维高尔夫球杆杆，并逐渐成为世界各地高尔夫球手的标准材料选择。它还引发了碳纤维在其他以传统材料为主的体育用品产品中的应用。想想网球拍、曲棍球棒、钓鱼竿和自行车。

即使是在以使用复合材料而闻名的航空航天领域，增长也一直是增量的，并且依赖于传统材料的替代。这导致了臭名昭著的短语“黑铝”——用来描述用碳纤维复合材料部件(黑色)代替铝部件的做法。

无论如何，在复合材料制造的早期，正如任何行业资深人士都会告诉你的那样，行业及其支持者经常乞求应用，而不是做选择。因此，设计效率低下、渐进式增长都是理所当然的，并被视为成长过程的一部分。通过这种方式，复合材料成为各种应用中的一种材料选择。

然后，在2000年代初，波音(Boeing)和空客(Airbus)实现了大跃进。两家公司都决定启动一个新的宽体飞机项目——分别是787和A350——将以前所未有的规模在机翼、扭转箱、机身、尾翼等主要结构中使用碳纤维复合材料。这是我们从未见过的大规模铝替代品，似乎预示着商用飞机材料使用的范式转变。

大约在同一时间，风能产业开始了其现代时代，风力涡轮机叶片长度迅速增长，以满足快速增长的涡轮机功率容量的需求。复合材料在叶片中迅速取代了传统材料，变得越来越注重强度和重量。

然而，在其他市场，如汽车，复合材料的使用仍然依赖于钢和铝的增量替代。除了风力涡轮机叶片，复合材料只能作为多种市场和应用中的几种材料选择之一而存活下来。

然而，这一切都在改变。在过去的五年中，我们见证了复合材料应用的增长和诞生，其中复合材料不仅仅是一种选择，他们是唯一的选择。不仅如此，我还认为这些应用程序离不开复合材料。

示例1:进入空中出租车市场的先进空中机动(AAM)飞机。这就是新兴领域。服务于这一市场的原始设备制造商正在设计和生产全电动飞机，这些飞机要求100%致力于车辆轻量化以最大限度提高航程。复合材料是主要结构和转子叶片的唯一材料选择。

示例2:储氢。氢经济正在快速向高增长模式发展，这给整个供应链带来了压力，特别是对用于氢气运输和车载储存的碳纤维压力容器的需求。同样，复合材料是这里唯一的材料选择。

示例3:风力叶片。复合材料的使用在这里并不新鲜，但重要的是要注意到风力叶片是世界上最大的碳纤维消费者(迄今为止)。随着叶片变长，对碳纤维的需求只会增加。再一次，复合材料是这里唯一的选择。

示例4:航空航天。787和A350已经使复合材料成为航空结构制造中的首选材料。新飞机项目的问题将是在哪里以及如何使用复合材料，而不是是否使用复合材料。

(文/小编)

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