当你需要一个轻量级的, strong, 有成本效益的, 和可定制的材料, 复合材料可能是你的选择. 复合材料被用于许多不同的行业, 从汽车到航空航天，从基础设施到娱乐. 因为复合材料将不同类型的纤维增强树脂结合在一起, 并可以使用多种工艺制造, 可能性几乎是无穷无尽的.
因此，探索先进复合材料的各种类型和应用是有用的. 这个全面的指南涵盖了从复合材料的基础到性能的一切, advantages, 和常见的应用程序.
先进复合材料基础知识
什么是合成?
高级复合材料是如何制成的?
什么是“纤维复合材料”?
碳纤维复合材料是如何制成的?
属性 & 应用程序
高级复合材料的优点是什么?
什么时候使用高级复合材料?
聚合物复合材料的一些常见应用是什么?
深入研究高级复合材料
聚合物复合材料、热固性复合材料和热塑性复合材料之间有区别吗?
在制造高级复合材料中，拉挤作用是什么?
什么是复合面板?
先进复合材料基础知识
什么是合成?
在最基本的层面上，复合材料是两种或多种不同材料的组合. 由此产生的产品通常具有与单个组件本质上不同的特性. 复合材料可以以各种形式出现, 包括电池板, 层压制品, 磁带或自定义形状和大小.
高级复合材料是如何制成的?
先进复合材料, 或高分子复合材料, 是通过结合强化材料(如玻璃纤维, 碳纤维, 或芳纶纤维)与树脂, 聚合物的另一个名字是什么. 这个组合, 你可以从中得到两方面的好处:纤维的强度和聚合物的独特advantages, 比如耐火性或耐化学性. 说到复合材料制造, 根据性能的不同，聚合物复合材料的制造方法有数百种, 形状, 以及应用程序所需的容量. 一些常见的制造选择是拉挤，树脂注射，树脂转移成型(RTM)和 纤维缠绕. 玻璃纤维是最常见的高分子复合增强材料之一, 碳纤维是最坚固的材料之一.
什么是“纤维复合材料”?
纤维复合材料, 通常被称为纤维增强聚合物(FRP)复合材料, 是用纤维增强的聚合物材料吗. 你也可能会听到这些复合材料被称为“塑料复合材料”或“纤维增强塑料”.“将纤维与聚合物结合在一起，增加末端材料的刚度和强度.
在复合材料的研究中，你可以看到它们被描述为连续纤维增强复合材料. A 连续纤维增强复合材料 是一种单向纤维以同一方向连续穿过最终产品的玻璃钢吗. 这就产生了不同的性能，而不是将纤维分成更小的块，并在树脂中以不同的方向扩散. 总的来说，纤维的长度可以是连续的、长的或短的.
碳纤维和玻璃纤维复合材料是如何制成的?
和大多数复合材料制造一样, 制造碳纤维或玻璃纤维复合材料的方法有数百种. 在最基本的意义上，纤维与树脂结合. 有三种常见的方法可以做到这一点:1)用一种编织结构, 2)将纤维织物放入注入树脂的模具中, 或3)拉挤法, 纤维通过树脂拉伸，然后在加热的模具中成型和固化. 碳纤维以强度著称, 韧性, 减振, 和电导率, 而玻璃纤维提供了优良的机械和绝缘性能.
属性 & 应用程序
高级复合材料的优点是什么?
先进复合材料, 或高分子复合材料, 是否因其特殊的力量重量比而被珍视, 高刚度, 耐用性, 以及耐腐蚀性能, 化学物质, 和环境风险. 它们可以根据用例在特定方向或特定区域进行定制，以交付强度和刚度. 因为几乎无限的可能性和多样性, 材料工程师和设计师有自由和创造力创造新的材料组合，以独特地服务于新的应用.
什么时候使用高级复合材料?
先进的复合材料经常被用来取代金属、木材或其他传统材料. 聚合物复合材料赋予了产品强度和刚度，同时增加了好处，例如 防潮、耐腐蚀. 使用复合材料可以减轻零件的重量, 是什么提高了燃料效率，使最终产品更容易运输, 处理, 和安装.
更具体地说, FRP复合材料的强度可以等于或超过钢的强度, 铝, 和其他传统材料. 如果您正在为您的应用程序寻找以下任何属性, 玻璃钢复合材料是值得探索的.
- 减轻重量:复合材料比钢轻75%，比铝轻25%.
- 耐久性——复合材料结构具有很长的寿命, 耐疲劳，能承受多种天气条件.
- 设计灵活性——复合材料可以以相对较低的成本成型成复杂的形状和纹理.
- 更少的维护——复合材料被认为是低维护的材料，因为它们不会生锈或腐蚀，并且耐高温.
聚合物复合材料的一些常见应用是什么?
因为它们的广泛用途, 聚合物复合材料已经应用于各种不同的行业，新行业的应用还在不断被发现. 下面是复合材料经常使用的常见行业列表.
海洋 -船体结构面板, 装饰, 特约记者, 帆压条, 橱柜, 门的面板, 桅杆结构, 而锚钉都可以用聚合物复合材料制成. 玻璃纤维增强聚酯是目前应用最广泛的复合材料 船舶 而芳纶纤维增强则用于高性能帆船的关键领域, 比如船首和龙骨部分. 复合材料能抵抗各种元素和腐蚀性盐水, 提供高强度和刚度, 并减少噪音和振动，以更平稳的飞行.
实用程序 -传统木材和金属 电线杆 而交叉臂正逐渐被聚合物复合材料所取代，因为它们不导电, 耐用, 比木头和钢都轻, 这使得它们更容易安装. 玻璃纤维增强复合材料也用于其他电力传输和配电应用，如绝缘体, 避雷器, 以及极点线硬件. 在所有情况下, 聚合物复合材料由于耐腐蚀而提高了性能, 热, 天气, 和火焰.
汽车 -聚合物复合材料被用于几种车辆部件, 包括结构组件, 在引擎盖和内部组件, 门, 座位, 附件, 保险杠强化, 和车身壁板. 使用复合材料 汽车可以降低模具成本，提高制造商的设计灵活性, 同时提高 通过降低噪音和振动，提高燃油效率和消费者的整体驾驶体验.
航空航天 — 飞机零部件 比如翼梁, 内饰, 机身, 复合材料的性能对天线罩的设计有很大的帮助. 像汽车应用程序, 聚合物复合材料的重量越轻，燃油效率越高, 从而降低了航空公司的燃料成本. 在飞机上，复合材料的重量越轻，速度和机动性就越高. 除了重量更轻, FRP复合材料使零件比传统金属更耐用, 并具有抗疲劳和耐腐蚀性能.
深入研究高级复合材料
聚合物复合材料、热固性复合材料和热塑性复合材料之间有区别吗?
聚合物复合材料可以 热固性或热塑性，所以热固性复合材料和热塑性复合材料都是聚合物复合材料. 你可能也会听到这些复合材料被称为“塑料复合材料”或“增强塑料”,“历史上复合材料最常见的热固性. 然而, 热塑性复合材料因其可回收性而受到越来越多的关注, 易于制造和设计的灵活性. 热固性塑料和热塑性塑料的主要区别是热固性塑料在成型后不能变形, 治愈, 并且冷却，而热塑性塑料可以再加热和重新成型.
热固性和热塑性材料有不同的优点，并根据应用所需的性能类型来选择. 例如，热固性复合材料具有良好的耐高温和抗疲劳性能. 另一方面, 热塑性复合材料的韧性增强了, 还有可回收利用的潜力.
在制造高级复合材料中，拉挤作用是什么?
拉挤是制造高级复合材料的一种方法. 这是一种连续成型工艺，纤维被液态聚合物饱和, 然后小心翼翼地拉过一个加热的模具，形成零件. 拉挤成型 可以用来制造几乎任何长度的产品吗, 如梁, 渠道, 管道, 油管, 钓鱼竿, 还有高尔夫球杆杆. 如果你听说过“拉挤碳纤维”这样的术语,这意味着碳纤维复合材料是通过拉挤工艺制成的.
什么是复合面板?
复合面板，又称复合板 三明治板，为多层玻璃钢复合材料与芯材分层形成夹层结构. 的facesheets, 或者复合夹层板的外层由复合层板制成, 哪些是复合材料层. 取决于应用程序, 其他材料，如泡沫夹在聚合物层板之间，以创造特定的性能. 一种常见的热塑性层压板是单向胶带, 一种非常薄的材料，其中所有的纤维都与树脂的方向相同. 单向胶带一般是用卷筒制造的, 允许长, 连续制造的材料长度. 有机板是另一种层压板，可以由碳制成, 玻璃, 或者芳纶纤维织物.
弹道板是复合材料板的另一种类型. 这些面板的设计是为了提供保护，免受子弹和其他射弹，并可以提供 军事级保护. 防弹板由多层玻璃纤维编织而成, 然后用树脂系统封装. 弹道板的常见用途包括墙壁、屏障和防护服.
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