高性能复合材料的十大常见应用领域（上）

欧洲空客（Airbus）和美国波音（Boeing）等主要航空原始设备制造商已显示出在航空领域大规模应用复合材料的潜力，而美国宇航局（NASA）则一直在寻求复合材料制造商为火箭和其他航天器提供创新的复合材料解决方案。

波音公司开发的每一代新飞机中复合材料的比例都在增加，其中波音787梦幻客机的复合材料比例最高超过了50%。波音787梦幻客机的主要结构部件是由更多的碳纤维“夹芯”复合材料和先进的碳纤维层压材料制成的，从而摆脱了陈旧的玻璃纤维复合材料。

另一方面，芳纶纤维广泛用于建造前缘和后缘机翼组件以及非常坚硬、非常轻的舱壁、燃料箱和地板。此外，由嵌入普通基体材料中的高强度刚性纤维组合而成的先进复合材料也广泛应用于航空航天工业。

作为最大的复合材料终端应用市场，汽车行业对复合材料并不陌生。除了开创性的车辆设计，复合材料还有助于使车辆更轻、更省油。汽车需要可靠、同步的机构，其部件能够承受摩擦、腐蚀和温度波动。

设计或生产中的不准确将影响性能，并可能造成制造商的业务损失。与金属钢相比，复合材料的性能能够满足并超过汽车行业的需求。这些独特性包括：

复合材料在汽车内外部结构中典型应用

截止目前，复合材料已经广泛用于一系列汽车结构零部件，从前照灯的前照灯外壳到发动机罩下的电气和隔热部件，再到汽车车身外部零件、内部结构和装饰部件。以下列举复合材料在汽车零部件中的常见应用：

最近，Palari Group 建立了可持续的 3D 打印社区和房屋。Mighty Buildings 是一家建筑技术公司，使用 3D 打印、机器人技术和自动化技术打造了经济实惠且可持续的住宅。房屋的基本组成部分是 Mighty Panel，这是一种 3D 打印的 100% 聚合物复合材料板，具有结构、绝缘、MEP 集成、空气/湿气/防火屏障和内部/外部饰面。Mighty Buildings 在其工厂打印单个面板，然后在建筑工地将它们组装成房屋。

在建筑领域，碳纤维的高强度特性正在发挥积极作用。碳纤维强度极高、柔软易铺，可用于修补加固建筑物，使其如同全新建筑物。

碳纤维层压板广泛用于提高楼板和柱子的承重。此外，碳纤维可以抵抗地震损坏，因此还可用于新建建筑物的结构加固，也可以作为钢筋预制件的替代品。

多功能储能复合材料 (MESC)是通过将电池层嵌入结构中，互锁铆钉固定电池层，有助于提高机械性能。

实验测试显示：MESC 可具有与其他材料相当的电化学行为。而与软包电池相比，在 60% 的封装效率下，MESC 获得了 15 倍的机械刚度。

复合材料在储能领域的其他代表性应用包括：

1.航空航天用氢气罐

2.氢燃料电池系统

3.天然复合材料材质电池

由玻璃纤维、芳纶或碳纤维制成的复合材料越来越多地被考虑用于预张紧、后张紧或增强混凝土。为了取代腐蚀钢筋，FRP 系统最终可能用于混凝土桥面或其他室外混凝土地板结构。

耐腐蚀特性是碳纤维在基建领域备受青睐的主要因素之一。碳纤维不会腐蚀生锈，因此碳纤维混凝土层可以减薄很多，因为不需要像钢芯一样考虑防腐，这样极大减少了建筑物的混凝土使用量，同时还附带其它益处，譬如减少成本，加快施工进度，缩短干燥时间等。此外，因为具有良好的导电性，碳纤维可用于屏蔽电磁干扰，可以传递楼宇参数信息，成为智能楼宇不可分割的一部分。

通过制造能够利用可持续能源的结构，复合材料在可再生能源中的使用将发挥越来越重要的作用。与金属结构相比，重量更轻、运输和安装成本更低，最重要的是，结构整个生命周期内的维护成本更低，这些因素已经将复合材料定位为事实上的材料，可为大型项目提供经济的解决方案。

风力涡轮机叶片的轻量化和复杂的翼型形状使复合材料成为该领域的领导者，使用的模具设计用于以最少的劳动力经济地制造叶片。目前的研究和开发旨在满足陆基和离岸系统涡轮和转子叶片所需的尺寸增加。

几十年来，FRP 复合材料已成功用于海洋应用领域，例如雷达罩和质量结构、超级游艇、工作船和休闲船。最近，FRP已用于不太知名的应用，例如轴承、螺旋桨、商业舱盖、排气装置和顶部结构。

玻璃纤维复合材料在海洋应用中的使用是GRP应用的第一个重要领域之一。它彻底改变了在多个领域设计和制造大型复合材料结构的能力。船舶在英国通过多种工艺制造，包括手工铺设的 GRP、树脂灌注、热塑性塑料和用于竞赛游艇的高性能碳纤维预浸料。

赛艇比任何其他海洋结构物更广泛地使用复合材料。由于特殊要求，所用材料不是典型的海洋建筑材料。最小重量和最大刚度在其设计中至关重要，以便能够以最大速度航行，并抵抗海浪和海洋环境中其他因素的影响。

碳纤维增强环氧树脂复合材料通常用于以蜂窝或泡沫为芯的船体、框架、龙骨、桅杆、杆和吊杆、碳绞盘卷筒和轴系。在不同的国际航行条件下，使用FRP有助于提高性能，并将航行缺陷和故障的危险降至最低。