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高于金屬強度的聚合物復(fù)合材料減輕飛機重量

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2017-02-13  來源:PUWORLD  瀏覽次數(shù):109
核心提示:以尖端研究員Alexey V. Kepman為首的羅蒙諾索夫莫斯科國家大學(xué)的科研團隊正在開發(fā)結(jié)構(gòu)性聚合物復(fù)合材料以用于車輛部件及航空
      以尖端研究員Alexey V. Kepman為首的羅蒙諾索夫莫斯科國家大學(xué)的科研團隊正在開發(fā)結(jié)構(gòu)性聚合物復(fù)合材料以用于車輛部件及航空航天工業(yè)的結(jié)構(gòu)性零件的生產(chǎn)。此類零部件對材料要求更加嚴(yán)格,需要高性能聚合物復(fù)合材料。研究人員已經(jīng)在雜志《應(yīng)用聚合物科學(xué)》上發(fā)布了他們的項目成果。材料結(jié)構(gòu)以聚合物為基質(zhì),并包含一種獨立的其他加強材料(填料)。舉例來說,在碳纖維增強復(fù)合材料中(CFRP),碳纖維是作為一種加強材料存在的,而聚酯或環(huán)氧樹脂,雙馬來酰亞胺,聚酰亞胺等其他聚合物構(gòu)成基質(zhì)。
 
       一架現(xiàn)代飛機,比如“夢幻飛機”波音787包含50%的聚合物復(fù)合材料。一架戰(zhàn)斗機,比如歐洲臺風(fēng)戰(zhàn)斗機包含70%的聚合物復(fù)合材料。開發(fā)中的耐高溫聚合物復(fù)合材料有朝一日將取代現(xiàn)有發(fā)動機里的金屬部件(如低壓噴氣式壓縮機葉片)或超音速飛行器的外殼。
 
       化學(xué)家在以二肽腈單質(zhì)為啟始材料的聚合物材料分子設(shè)計中采用了一種新方法,他們創(chuàng)造新材料的同時也改進了制備方式,這種方法不同于大多數(shù)現(xiàn)行的肽腈法,可被用于以注射法更經(jīng)濟的生產(chǎn)CFRP。此法可以最少的零部件組裝數(shù)量生產(chǎn)高強度復(fù)雜外形的CFRP。
 
       鈦合金或鋁合金的單克價格遠低于同樣重量的這種復(fù)合材料。不過,據(jù)研究員Boris Bulgakov介紹,生產(chǎn)和維護大型復(fù)雜外形的聚合物復(fù)合材料部件則要遠遠便宜于合金。這種性價比優(yōu)勢產(chǎn)生于大幅下降的組裝工序人工成本,以及碳纖維結(jié)構(gòu)的高強度水平。
 
       Boris Bulgakov解釋說“比如,一張聚合物復(fù)合材料機翼是由10塊部件固定在一起,那么同樣的金屬機翼就需要100塊零件,這意味著金屬機翼的生產(chǎn)成本更高。而且CFRP的強度是鋁合金的6到8倍,而密度則比鋁合金輕1.5倍。”
 
       聚合物復(fù)合材料正被廣泛應(yīng)用于高檔汽車、F1方程式賽車、飛機和航天飛船的生產(chǎn)。飛機重量減輕可使燃油消耗減少,有效負重加大。因此聚合物復(fù)合材料的高生產(chǎn)成本由低油耗及高載重所補償。而且因為耐腐蝕,聚合物復(fù)合材料維護成本低于金屬。
 
 
關(guān)鍵詞: 聚合物復(fù)合材料
 
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