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新能源汽车复合材料项目

发布时间: 2021-07-23 15:31:22

❶ 高性能复合材料的重点发展方向有哪些

尽管新冠疫情持续蔓延,令行业面临诸多挑战,但到去年年底,有迹象表明,与复合材料行业相关的汽车和交通等众多领域开始复苏。运输业在虽然结构转型还远未完成,但目前行业已经开始正视挑战。然而,航空业目前还未恢复到以前水平,如今,航空航天的未来比以往任何时候都更依赖于其创新能力。

汽车工业:在未来几年内突破2017年的高水位线

与新冠疫情相关的停产对2020年的轻型汽车供需产生了极大的负面影响。2020年初的制造业停产使对材料的需求骤然停止,新冠疫情流行对经济影响进一步降低了全球对新型乘用车的需求。尽管到夏季恢复生产并且需求恢复高于预期,但2020年全球产量比上年依然下降20%。汽车用复合材料的销售量也相应下降,降至约35亿磅。

轻型汽车生产的恢复将是渐进的,并具有明显的地区差异。中国是首先受到冠状病毒影响的大市场,预计到2022年将完全恢复到2017年的水平。欧盟和北美等成熟市场的汽车需求在新冠疫情大流行之前有所放缓,并且在2025年之前恐怕难以恢复到2017年的水平。对于随市场涨跌的汽车商品供应商来说,复苏之路将是漫长而缓慢的。

幸运的是,许多复合材料不是商品,由于它们在成本、重量和性能方面与竞争材料相比具有明显优势,因此市场份额正在增加。由于二氧化碳排放和燃油经济性的法规监管,对轻质材料的需求超过了市场的增长。在2021年至2030年之间,欧洲二氧化碳排放限制将收紧60%以上。美国可能会重新考虑暂停奥巴马时代的燃油经济性标准,这可能需要在2020年至2025年之间将车队燃油经济性提高23%。

使用轻质材料(包括复合材料)可以帮助原始设备制造商OEM满足法规要求,保持消费者的吸引力。从2008年到2018年,先前的效率法规帮助复合材料在汽车应用中每年增加2%,鉴于当前的法规环境,这种趋势可能会持续下去。

然而,仅靠轻质材料并不能使OEM满足较高的燃油经济性要求。因此,汽车制造商计划在未来几年内部署一种新的混合电动汽车动力系统。这将包括大量增加混合动力、电池电动和燃料电池汽车,以补充内燃机。电动汽车的兴起为电池盒、氢燃料箱和其他要求轻量化和耐腐蚀的部件中的复合材料创造了机会。

此外,在设计这些新车时,可以利用零件整合的机会。这些因素可能使复合材料在未来十年中占据更多的汽车材料用量份额,并将有助于推动汽车复合材料的总销量在2023年之前超过2017年的水平。

复合材料行业的增长潜力可通过将汽车产量和汽车复合材料的销量指数化以2017年为基准年并预测到2025年的需求来进行说明。如果复合材料继续像过去十年那样以每年高于市场2%的速度增长,到2023年,汽车复合材料的产量将超过基准年的2017年,但全球汽车产量预计不会在2025年之前恢复到2017年的水平。

尽管2020年对于汽车行业和复合材料制造商来说是艰难的一年,但汽车复合材料的长期前景是光明的。根据成本、重量和性能方面的价值,该行业将在未来几年内突破2017年的高水位线。

2020年新冠疫情给许多行业和生活方方面面带来了重大影响和破坏,汽车和复合材料行业也不例外,两者都受到了新冠疫情的巨大影响,其影响将在未来几年内显现出来。然而,对于复合材料制造商而言,有一个好消息是,预期的汽车行业复苏、全球环境监督和电动汽车的激增将为复合材料和轻质汽车材料提供很有前途的前景。

航空航天:以创新为基础的技术解决方案对于其成功至关重要

在过去的几年里,航空航天业受到了一系列事件的巨大影响,最显著的是波音737 Max的停飞和新冠疫情流行。2020年11月18日,美国联邦航空局局长Steve Dickson取消了2019年3月13日发布的波音737 Max停飞令。但是期间的18个月给整个行业带来了巨大损失。

此外,在新冠疫情大流行期间,波音公司和空中客车公司都不得不暂时关闭其设施。正如预期的那样,波音和空中客车公司都在为大幅降低生产率和降低订单而苦苦挣扎。

随着航空航天工业的复苏,以创新为基础的技术解决方案对于其成功至关重要。利用计算机功能的项目继续推动复合材料制造业在航空航天领域的发展,其中包括集成计算材料工程(integrated computational materials engineering,ICME),它可以利用不同模型框架之间的数据流进行数字制造,3D打印部件及其完整性认证验证的差距越来越大,而通过使用分析学可以弥补这一差距。

借助ICME,航空航天制造商可以在涵盖整个组织的框架中看到敏捷性的显著优势。复合材料是理想的材料系统,可以驱动建模、分析或数字孪生方法增加价值,在这种方法中,复合材料成分、添加剂及其形态的复杂性不仅在成分选择方面而且在制造工艺方面都带来无数的性能差异。当通过计算可以显著减少客户要求与FAA认证之间的时间时,这就显得格外重要。

美国现代化新型技术和优先考虑事项的交叉点一直集中在高超音速、太空和网络安全领域,后者给整个航空航天供应链带来了巨大挑战,尤其是对保护信息的需求。从2020年11月30日开始,美国国防部(DOD)引入了一种自我评估方法,要求DOD供应链量化并报告其当前的网络安全合规性。在创新方面,政府机构继续促进初创技术开发商与一级航空航天公司之间的合作。空军AFWERX计划就是一个例子,该计划促进了整个行业、学术界和军队之间的联系。

对这些新兴技术至关重要的是材料的进步,基于马赫数5到马赫数20之间最恶劣的空间环境中生存的材料的需求,导致对增材制造用陶瓷基复合材料的研究和投资有所增加。为了在航空航天领域站稳脚跟,复合材料行业可以借鉴在聚合物基复合材料和金属基复合材料中获得的经验教训,利用ICME工作流程为陶瓷基复合材料的模型驱动设计提供依据。此外,将专家知识转换为基本的2×2正交实验设计,在同一试验中比较传统材料,将为使用新的复合材料和制造方法建立信心。

尽管基础指标历来包括高强度重量比、耐腐蚀和耐化学腐蚀性能,但新的行星外空间要求在极端高温和低温下都具有长周期服役能力。如美国航空航天学会(AIAA)标准指导委员会(SSC)等机构资源服务为标准制定做出了贡献,这将有助于使航空航天利益相关者之间的测试和其他活动标准化。

总之,航空航天的未来比以往任何时候都更依赖于其创新能力。这将需要政府、主要机构、供应链和初创公司利益相关者之间的综合发展。每个利益相关者在平衡合规性和业务模式中断以确保反弹方面将发挥重要作用。

玻璃纤维:2021年的前景更加光明

由于新冠疫情影响,2020年是复合材料行业的危机年,因为疫情引发了现金流和需求危机、供应链中断和工人安全问题。虽然2020年充满挑战,但2021年的前景似乎更加光明。

2020年初,美国复合材料行业起步相当不错,并显示出与2019年相似的良好增长迹象。到3月底,新订单推迟甚至被取消。在第二季度,特别是在4月和5月,疫情流行影响最大,导致了自大萧条以来最严重、最剧烈的经济收缩。夏季有超过2000万人失业,各行各业的工厂也被关闭。运输、建筑和海运业受到的打击最大,导致2020年第二季度美国玻璃纤维的需求与2020年第一季度相比减少了20%。

但是,2020年下半年成为经济和复合材料行业复苏最快的时期。自2020年7月以来,在刺激计划和工厂重新开张的推动下,美国复合材料行业的各种最终用途行业的需求开始增长,包括汽车、船舶和建筑行业。因此,与2020年第二季度相比,美国玻璃纤维市场在2020年第三季度增长了约23%。

在2020年第四季度,美国玻璃纤维市场保持强劲,11月的增长率与2019年11月相比约为5%。到2020年底,玻璃纤维市场无法从大流行中完全恢复过来,预计将下降约6%,需求降至24.4亿磅,而2019年为25.9亿磅。冠状病毒对整个价值链的影响都是不规律的,汽车、管道和储罐、航空航天和海洋应用呈显著下降趋势,而风能、电气和电子以及建筑业仍保持良好发展态势。

风电行业是2020年的一个亮点,尽管由于供应链瓶颈、跨境运输问题和政府的限制在3月和4月暂时放缓,但风能产业仍实现了两位数的增长。总体而言,市场增长是因为风电场开发商急于在年底预期到期之前及时开工,以获得生产税抵免资格。

COVID-19迫使高管们重新思考复合材料行业的未来。在某些细分市场中,过剩的产能加剧了缓慢的复苏,如航空航天业。波音公司首席执行官Dave Calhoun估计,航空旅行需要2至3年时间才能恢复到COVID之前的水平。

消费者对可持续性的意识也越来越高,这促使行业参与者在材料和复合材料零件的生产中探索绿色材料、可再生能源和回收技术。此外,大多数部门越来越多地使用数字技术来改变工作和劳动力。

在去年12月批准的新刺激方案和冠状病毒疫苗的帮助下,Lucintel预计2021年第1季度和第2季度在美国玻璃纤维行业中将有良好的复苏。汽车、住房、管道和储罐、电气和电子产品、消费品和海洋的有利趋势将导致2021年玻璃纤维市场以8%至10%的速度增长,达到或超过2019年的需求水平。

碳纤维:所有细分市场都具有巨大增长潜力

自2010年以来,全球碳纤维市场已从不到4万吨增长到2019年的10万吨以上。在此期间,碳纤维增长平稳且不间断,每年增长速度达到10%到12%。

但是2020年,随着COVID-19大流行来袭,全球碳纤维几乎在一夜之间发生了变化。2020年,全球对碳纤维的需求总计约为10.5万吨,仅比2019年增长1%,预计在2021年,增长幅度也仅为1%。

碳纤维市场受到许多领域应用增长的推动,例如航空航天、风能、体育用品、船舶、汽车、压力容器等。在2020年之前,所有这些细分市场的增长率以及整个行业的增长率都在稳步上升。

但是随着2020年初边境的关闭,国际航空旅行停止,飞机停飞,飞机制造商大幅削减了生产率,碳纤维行业似乎在瞬间失去了动力。碳纤维在航空航天领域的应用占工业总量的20%以上,占行业价值的40%。商业航空业的放缓严重影响了碳纤维行业,要恢复到疫情之前的水平可能要花费数年的时间。

尽管航空航天方面的消息令人沮丧,但2020年并非所有的都是坏消息。当人们学会了居家工作和在家附近度假时,一些市场表现良好,如在2020年,体育用品的需求跃升了30%至40%,风力涡轮机的安装按计划继续比上一年增加了20%。
按照最终用途市场划分,2020年碳纤维应用市场细分大致如下:
风能—23%;
航空航天—20%;
体育用品—12%;
汽车—10%;
压力容器—10%;
用于注塑塑料和其他短纤维应用的复合材料—8%;
建筑和基础设施—8%;
其他细分市场—9%

正如疫情之前的时期一样,随着新应用和项目的投产,碳纤维的所有细分市场都具有巨大的增长潜力。在新冠疫情暴发之前,碳纤维具有吸引力的潜在长期大趋势保持不变。碳纤维的优点——刚度、高强度重量比、耐腐蚀性、导电性等——至今仍然有效。为了实现增长,碳纤维和CFRP零件必须同时具有技术和经济效益。

因此,人们对推动碳纤维整体需求的各个行业和应用有着不同的看法,有些行业下滑,有些行业则会上涨。那些已经收缩的领域尤其是航空航天领域,导致碳纤维行业的总量在2020年看起来相对平稳,预计2021年只会有非常温和的增长。但是,长期前景更为乐观。在未来几年内,可以合理预期碳纤维行业将再次恢复较强劲的同比增长。

至于碳纤维行业的产能,全球碳纤维生产商的铭牌产能合计约为16万吨,足以满足当前需求。一些生产商正在计划增加新的工厂和产能,以满足日益增长的未来需求。最后,必须牢记,碳纤维仍处于早期发展阶段。飞机是通过手工制造的,每天只有一两架;其他应用稍高一些,但仍然没有自动化。与之相比,汽车的批量生产速度超过每分钟一辆。如今,碳纤维仍主要用于小批量应用,尚未实现“大量生产”。

总而言之,新冠疫情给碳纤维行业带来了一定的打击,但这只是暂时的。尽管在这不平凡的一年里发生了很多事情,但碳纤维的未来还是充满希望的,未来几年的发展也将会十分有趣。

建筑与基础设施:建设有所缩减,可能是行业的转折点

当人们在谈论复合材料主要应用领域时,建筑工业往往不是位居榜首,但它却一直在发展。全球建筑经济是世界上最大的建筑经济体之一,也是最大的资源和能源消费领域之一,它同样也是最大的污染源之一,这些因素共同推动了对可持续发展的全面需求,复合材料在其中可以发挥作用。

根据《全球建筑展望》和牛津经济研究院发布的《2030年全球建筑》,预计到2030年,全球建筑业产值将增长85%,达到15.5万亿美元,其中大部分增长将集中在美国、中国和印度。麦肯锡全球研究所报告称,到2025年,全球20个最大的城市将需要3600万套新住房。

建筑业的其他研究表明,美国23%的空气污染、40%的水污染和50%的垃圾填埋场垃圾都是建筑业造成的。此外,美国绿色建筑委员会说,建筑物和建筑项目每年约占全球能源消耗的40%。

复合材料在建筑中的作用是多种多样的,从窗框和木材增强到复合材料钢筋和纤维增强混凝土。无论使用哪种材料,复合材料的轻量化、设计灵活性和耐用性优势都有助于加快施工速度,提高建筑的可持续性得分。

以阿拉伯联合酋长国(UAE)迪拜正在建设的未来博物馆为例,这座78米高的建筑有七层楼,里面有一个环形外壳,位于三层裙楼顶上。圆环的外立面包括1024块阻燃复合材料板,每个面板均覆盖有不锈钢,具有独特的3D形状,并融合了模制的阿拉伯文字。

在美国纽约州布鲁克林,增材制造复合材料帮助加快了45层高的One South First和相连的10 Grand的建设速度,这些建筑位于Domino Park内。这些建筑物包括一个复杂的混凝土立面,需要通过浇口预制数百个混凝土框架。Gate聘请了添加剂工程解决方案公司(AES)来帮助制造用于塑造混凝土框架的模具。在部分生产中,AES选择了LNP Thermomp AM复合材料,一种高模量、低翘曲的材料,由SABIC提供的短切碳纤维增强ABS树脂材料。

由于新冠疫情的到来,2021年的住宅建设和公共建设都会有所委缩。大多数基础设施和公共建筑的建设将受到政府实体的预算平衡、税收和收费收入的下降以及与大流行相关的未预算支出的限制。在短期内,只有少数非住宅利基市场看起来很有希望。其中包括对许多类型的现有设施进行翻新,以适应与冠状病毒相关的要求。此外,在医院和疗养院之外需要更多的设施来提供医疗、筛查和测试。学校建设可能是部分例外。随着更多家庭的搬迁,对新建和改建或扩建学校的需求将不断增长。

新冠疫情的流行增加了对替代稀缺的现场熟练工人的方式的需求。在某种程度上,复合材料和产品可以替代现场制造,或者由经验较少或技能水平较低的工作人员更快地安装,即使产品本身成本更高,对复合材料的需求也将不断增长。

因此,对于承包商而言,2021年可能是充满挑战的一年。但这可能标志着希望打入建筑市场的复合材料制造商的转折点。(广东博皓复合材料有限公司成立于2004年,有着近二十年复合材料行业服务经验,是一家复合材料行业整体解决方案服务商。我们致力于为客户提供完善的顾问式采购服务,先进的复合材料产品解决方案,顶尖的复合材料工艺及技术服务,高品质的复合材料模具设计与制造。)

❷ 新材料有哪些 新能源有哪些

你给的题目太大了。
新材料综述:
汽车:http://www.bjkp.gov.cn/kjbgt/k10640-04.htm
新材料在线,包括如能源新材料,化工新材料,电子新材料,纳米新材料,陶瓷新材料,航空新材料,纺织新材料等等。

由科技部、财政部和国家税务总局共同编制的《中国高新技术产品目录》于2000年8月正式发布。这是我国第一个较为系统、完整地函盖了各领域高新技术产品,并具有详尽的产品技术界定条件的目录。

在目录中,新材料共有十大类别,632项产品,约占总数的31%。

新材料高技术产品分类目录

(一)金属材料
(二)无机非金属材料
(三)有机高分子材料及制品
(四)复合材料
(五)新型医疗器械
(六)新型能源及装备
(七)核辐射产品
(八)同位素及应用产品
(九)核材料
(十)主要农副产品贮藏、加工新技术产品及其设备

新能源

按照各种能源在当代人类社会经济生活中的地位,人们把能源分为常规能源和新能源两大类。

常规能源为技术上比较成熟,已被人类广泛利用,在生产和生活中起着重要作用的能源。例如煤炭、石油、天然气、水能和核裂变能等。

新能源为目前尚未被人类大规模利用,还有待进一步研究试验与开发利用的能源。例如太阳能、风能、地热能、海洋能及核聚变能等。

所谓新能源,是相对而言的。现在的常规能源在过去也曾是新能源,今天的新能源将来也会成为常规能源。

新能源汽车使用的复合材料有哪些

这个不了解,我自己开的就是比亚迪的新能源车,其实不用特别的保养,他的电池质量比较好的,把车开废了也不用更换,性能好而且绿色环保。

❹ 复合材料都包括哪些方面,哪方面比较好

概念
复合材料(Composite materials),是以一种材料为基体(Matrix),另一种材料为增强体(reinforcement)组合而成的材料。各种材料在性能上互相取长补短,产生协同效应,使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。
复合材料使用的历史可以追溯到古代。从古至今沿用的稻草增强粘土和已使用上百年的钢筋混凝土均由两种材料复合而成。20世纪40年代,因航空工业的需要,发展了玻璃纤维增强塑料(俗称玻璃钢),从此出现了复合材料这一名称。50年代以后,陆续发展了碳纤维、石墨纤维和硼纤维等高强度和高模量纤维。70年代出现了芳纶纤维和碳化硅纤维。这些高强度、高模量纤维能与合成树脂、碳、石墨、陶瓷、橡胶等非金属基体或铝、镁、钛等金属基体复合,构成各具特色的复合材料。
[编辑本段]分类
复合材料按其组成分为金属与金属复合材料、非金属与金属复合材料、非金属与非金属复合材料。按其结构特点又分为:①纤维复合材料。将各种纤维增强体置于基体材料内复合而成。如纤维增强塑料、纤维增强金属等。②夹层复合材料。由性质不同的表面材料和芯材组合而成。通常面材强度高、薄;芯材质轻、强度低,但具有一定刚度和厚度。分为实心夹层和蜂窝夹层两种。③细粒复合材料。将硬质细粒均匀分布于基体中,如弥散强化合金、金属陶瓷等。④混杂复合材料。由两种或两种以上增强相材料混杂于一种基体相材料中构成。与普通单增强相复合材料比,其冲击强度、疲劳强度和断裂韧性显著提高,并具有特殊的热膨胀性能。分为层内混杂、层间混杂、夹芯混杂、层内/层间混杂和超混杂复合材料。
60年代,为满足航空航天等尖端技术所用材料的需要,先后研制和生产了以高性能纤维(如碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维等)为增强材料的复合材料,其比强度大于4×106厘米(cm),比模量大于4×108cm。为了与第一代玻璃纤维增强树脂复合材料相区别,将这种复合材料称为先进复合材料。按基体材料不同,先进复合材料分为树脂基、金属基和陶瓷基复合材料。其使用温度分别达250~350℃、350~1200℃和1200℃以上。先进复合材料除作为结构材料外,还可用作功能材料,如梯度复合材料(材料的化学和结晶学组成、结构、空隙等在空间连续梯变的功能复合材料)、机敏复合材料(具有感觉、处理和执行功能,能适应环境变化的功能复合材料)、仿生复合材料、隐身复合材料等。
[编辑本段]性能
复合材料中以纤维增强材料应用最广、用量最大。其特点是比重小、比强度和比模量大。例如碳纤维与环氧树脂复合的材料,其比强度和比模量均比钢和铝合金大数倍,还具有优良的化学稳定性、减摩耐磨、自润滑、耐热、耐疲劳、耐蠕变、消声、电绝缘等性能。石墨纤维与树脂复合可得到膨胀系数几乎等于零的材料。纤维增强材料的另一个特点是各向异性,因此可按制件不同部位的强度要求设计纤维的排列。以碳纤维和碳化硅纤维增强的铝基复合材料,在500℃时仍能保持足够的强度和模量。碳化硅纤维与钛复合,不但钛的耐热性提高,且耐磨损,可用作发动机风扇叶片。碳化硅纤维与陶瓷复合,使用温度可达1500℃,比超合金涡轮叶片的使用温度(1100℃)高得多。碳纤维增强碳、石墨纤维增强碳或石墨纤维增强石墨,构成耐烧蚀材料,已用于航天器、火箭导弹和原子能反应堆中。非金属基复合材料由于密度小,用于汽车和飞机可减轻重量、提高速度、节约能源。用碳纤维和玻璃纤维混合制成的复合材料片弹簧,其刚度和承载能力与重量大5倍多的钢片弹簧相当。
[编辑本段]成型方法
复合材料的成型方法按基体材料不同各异。树脂基复合材料的成型方法较多,有手糊成型、喷射成型、纤维缠绕成型、模压成型、拉挤成型、RTM成型、热压罐成型、隔膜成型、迁移成型、反应注射成型、软膜膨胀成型、冲压成型等。金属基复合材料成型方法分为固相成型法和液相成型法。前者是在低于基体熔点温度下,通过施加压力实现成型,包括扩散焊接、粉末冶金、热轧、热拔、热等静压和爆炸焊接等。后者是将基体熔化后,充填到增强体材料中,包括传统铸造、真空吸铸、真空反压铸造、挤压铸造及喷铸等、陶瓷基复合材料的成型方法主要有固相烧结、化学气相浸渗成型、化学气相沉积成型等。
[编辑本段]应用
复合材料的主要应用领域有:①航空航天领域。由于复合材料热稳定性好,比强度、比刚度高,可用于制造飞机机翼和前机身、卫星天线及其支撑结构、太阳能电池翼和外壳、大型运载火箭的壳体、发动机壳体、航天飞机结构件等。②汽车工业。由于复合材料具有特殊的振动阻尼特性,可减振和降低噪声、抗疲劳性能好,损伤后易修理,便于整体成形,故可用于制造汽车车身、受力构件、传动轴、发动机架及其内部构件。③化工、纺织和机械制造领域。有良好耐蚀性的碳纤维与树脂基体复合而成的材料,可用于制造化工设备、纺织机、造纸机、复印机、高速机床、精密仪器等。④医学领域。碳纤维复合材料具有优异的力学性能和不吸收X射线特性,可用于制造医用X光机和矫形支架等。碳纤维复合材料还具有生物组织相容性和血液相容性,生物环境下稳定性好,也用作生物医学材料。此外,复合材料还用于制造体育运动器件和用作建筑材料等。
复合材料的发展和应用
复合材料是指由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料,它可以发挥各种材料的优点,克服单一材料的缺陷,扩大材料的应用范围。由于复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点,已逐步取代木材及金属合金,广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、健身器材等领域,在近几年更是得到了飞速发展。
随着科技的发展,树脂与玻璃纤维在技术上不断进步,生产厂家的制造能力普遍提高,使得玻纤增强复合材料的价格成本已被许多行业接受,但玻纤增强复合材料的强度尚不足以和金属匹敌。因此,碳纤维、硼纤维等增强复合材料相继问世,使高分子复合材料家族更加完备,已经成为众多产业的必备材料。目前全世界复合材料的年产量已达550多万吨,年产值达1300亿美元以上,若将欧、美的军事航空航天的高价值产品计入,其产值将更为惊人。从全球范围看,世界复合材料的生产主要集中在欧美和东亚地区。近几年欧美复合材料产需均持续增长,而亚洲的日本则因经济不景气,发展较为缓慢,但中国尤其是中国内地的市场发展迅速。据世界主要复合材料生产商PPG公司统计,2000年欧洲的复合材料全球占有率约为32%,年产量约200万吨。与此同时,美国复合材料在20世纪90年代年均增长率约为美国GDP增长率的2倍,达到4%~6%。2000年,美国复合材料的年产量达170万吨左右。特别是汽车用复合材料的迅速增加使得美国汽车在全球市场上重新崛起。亚洲近几年复合材料的发展情况与政治经济的整体变化密切相关,各国的占有率变化很大。总体而言,亚洲的复合材料仍将继续增长,2000年的总产量约为145万吨,预计2005年总产量将达180万吨。
从应用上看,复合材料在美国和欧洲主要用于航空航天、汽车等行业。2000年美国汽车零件的复合材料用量达14.8万吨,欧洲汽车复合材料用量到2003年估计可达10.5万吨。而在日本,复合材料主要用于住宅建设,如卫浴设备等,此类产品在2000年的用量达7.5万吨,汽车等领域的用量仅为2.4万吨。不过从全球范围看,汽车工业是复合材料最大的用户,今后发展潜力仍十分巨大,目前还有许多新技术正在开发中。例如,为降低发动机噪声,增加轿车的舒适性,正着力开发两层冷轧板间粘附热塑性树脂的减振钢板;为满足发动机向高速、增压、高负荷方向发展的要求,发动机活塞、连杆、轴瓦已开始应用金属基复合材料。为满足汽车轻量化要求,必将会有越来越多的新型复合材料将被应用到汽车制造业中。与此同时,随着近年来人们对环保问题的日益重视,高分子复合材料取代木材方面的应用也得到了进一步推广。例如,用植物纤维与废塑料加工而成的复合材料,在北美已被大量用作托盘和包装箱,用以替代木制产品;而可降解复合材料也成为国内外开发研究的重点。
另外,纳米技术逐渐引起人们的关注,纳米复合材料的研究开发也成为新的热点。以纳米改性塑料,可使塑料的聚集态及结晶形态发生改变,从而使之具有新的性能,在克服传统材料刚性与韧性难以相容的矛盾的同时,大大提高了材料的综合性能。
树脂基复合材料的增强材料
树脂基复合材料采用的增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维等。
1、玻璃纤维
目前用于高性能复合材料的玻璃纤维主要有高强度玻璃纤维、石英玻璃纤维和高硅氧玻璃纤维等。由于高强度玻璃纤维性价比较高,因此增长率也比较快,年增长率达到10%以上。高强度玻璃纤维复合材料不仅应用在军用方面,近年来民用产品也有广泛应用,如防弹头盔、防弹服、直升飞机机翼、预警机雷达罩、各种高压压力容器、民用飞机直板、体育用品、各类耐高温制品以及近期报道的性能优异的轮胎帘子线等。石英玻璃纤维及高硅氧玻璃纤维属于耐高温的玻璃纤维,是比较理想的耐热防火材料,用其增强酚醛树脂可制成各种结构的耐高温、耐烧蚀的复合材料部件,大量应用于火箭、导弹的防热材料。迄今为止,我国已经实用化的高性能树脂基复合材料用的碳纤维、芳纶纤维、高强度玻璃纤维三大增强纤维中,只有高强度玻璃纤维已达到国际先进水平,且拥有自主知识产权,形成了小规模的产业,现阶段年产可达500吨。
2、碳纤维
碳纤维具有强度高、模量高、耐高温、导电等一系列性能,首先在航空航天领域得到广泛应用,近年来在运动器具和体育用品方面也广泛采用。据预测,土木建筑、交通运输、汽车、能源等领域将会大规模采用工业级碳纤维。1997~2000年间,宇航用碳纤维的年增长率估计为31%,而工业用碳纤维的年增长率估计会达到130%。我国的碳纤维总体水平还比较低,相当于国外七十年代中、末期水平,与国外差距达20年左右。国产碳纤维的主要问题是性能不太稳定且离散系数大、无高性能碳纤维、品种单一、规格不全、连续长度不够、未经表面处理、价格偏高等。
3、芳纶纤维
20世纪80年代以来,荷兰、日本、前苏联也先后开展了芳纶纤维的研制开发工作。日本及俄罗斯的芳纶纤维已投入市场,年增长速度也达到20%左右。芳纶纤维比强度、比模量较高,因此被广泛应用于航空航天领域的高性能复合材料零部件(如火箭发动机壳体、飞机发动机舱、整流罩、方向舵等)、舰船(如航空母舰、核潜艇、游艇、救生艇等)、汽车(如轮胎帘子线、高压软管、摩擦材料、高压气瓶等)以及耐热运输带、体育运动器材等。
4、超高分子量聚乙烯纤维
超高分子量聚乙烯纤维的比强度在各种纤维中位居第一,尤其是它的抗化学试剂侵蚀性能和抗老化性能优良。它还具有优良的高频声纳透过性和耐海水腐蚀性,许多国家已用它来制造舰艇的高频声纳导流罩,大大提高了舰艇的探雷、扫雷能力。除在军事领域,在汽车制造、船舶制造、医疗器械、体育运动器材等领域超高分子量聚乙烯纤维也有广阔的应用前景。该纤维一经问世就引起了世界发达国家的极大兴趣和重视。
5、热固性树脂基复合材料
热固性树脂基复合材料是指以热固性树脂如不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、乙烯基酯树脂等为基体,以玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维等为增强材料制成的复合材料。环氧树脂的特点是具有优良的化学稳定性、电绝缘性、耐腐蚀性、良好的粘接性能和较高的机械强度,广泛应用于化工、轻工、机械、电子、水利、交通、汽车、家电和宇航等各个领域。1993年世界环氧树脂生产能力为130万吨,1996年递增到143万吨,1997年为148万吨,1999年150万吨,2003年达到180万吨左右。我国从1975年开始研究环氧树脂,据不完全统计,目前我国环氧树脂生产企业约有170多家,总生产能力为50多万吨,设备利用率为80%左右。酚醛树脂具有耐热性、耐磨擦性、机械强度高、电绝缘性优异、低发烟性和耐酸性优异等特点,因而在复合材料产业的各个领域得到广泛的应用。1997年全球酚醛树脂的产量为300万吨,其中美国为164万吨。我国的产量为18万吨,进口4万吨。乙烯基酯树脂是20世纪60年代发展起来的一类新型热固性树脂,其特点是耐腐蚀性好,耐溶剂性好,机械强度高,延伸率大,与金属、塑料、混凝土等材料的粘结性能好,耐疲劳性能好,电性能佳,耐热老化,固化收缩率低,可常温固化也可加热固化。南京金陵帝斯曼树脂有限公司引进荷兰Atlac系列强耐腐蚀性乙烯基酯树脂,已广泛用于贮罐、容器、管道等,有的品种还能用于防水和热压成型。南京聚隆复合材料有限公司、上海新华树脂厂、南通明佳聚合物有限公司等厂家也生产乙烯基酯树脂。
1971年以前我国的热固性树脂基复合材料工业主要是军工产品,70年代后开始转向民用。从1987年起,各地大量引进国外先进技术如池窑拉丝、短切毡、表面毡生产线及各种牌号的聚酯树脂(美、德、荷、英、意、日)和环氧树脂(日、德)生产技术;在成型工艺方面,引进了缠绕管、罐生产线、拉挤工艺生产线、SMC生产线、连续制板机组、树脂传递模塑(RTM)成型机、喷射成型技术、树脂注射成型技术及渔竿生产线等,形成了从研究、设计、生产及原材料配套的完整的工业体系,截止2000年底,我国热固性树脂基复合材料生产企业达3000多家,已有51家通过ISO9000质量体系认证,产品品种3000多种,总产量达73万吨/年,居世界第二位。产品主要用于建筑、防腐、轻工、交通运输、造船等工业领域。在建筑方面,有内外墙板、透明瓦、冷却塔、空调罩、风机、玻璃钢水箱、卫生洁具、净化槽等;在石油化工方面,主要用于管道及贮罐;在交通运输方面,汽车上主要有车身、引擎盖、保险杠等配件,火车上有车厢板、门窗、座椅等,船艇方面主要有气垫船、救生艇、侦察艇、渔船等;在机械及电器领域如屋顶风机、轴流风机、电缆桥架、绝缘棒、集成电路板等产品都具有相当的规模;在航空航天及军事领域,轻型飞机、尾翼、卫星天线、火箭喷管、防弹板、防弹衣、鱼雷等都取得了重大突破。
热塑性树脂基复合材料
热塑性树脂基复合材料是20世纪80年代发展起来的,主要有长纤维增强粒料(LFP)、连续纤维增强预浸带(MITT)和玻璃纤维毡增强型热塑性复合材料(GMT)。根据使用要求不同,树脂基体主要有PP、PE、PA、PBT、PEI、PC、PES、PEEK、PI、PAI等热塑性工程塑料,纤维种类包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维和硼纤维等一切可能的纤维品种。随着热塑性树脂基复合材料技术的不断成熟以及可回收利用的优势,该品种的复合材料发展较快,欧美发达国家热塑性树脂基复合材料已经占到树脂基复合材料总量的30%以上。
高性能热塑性树脂基复合材料以注射件居多,基体以PP、PA为主。产品有管件(弯头、三通、法兰)、阀门、叶轮、轴承、电器及汽车零件、挤出成型管道、GMT模压制品(如吉普车座椅支架)、汽车踏板、座椅等。玻璃纤维增强聚丙烯在汽车中的应用包括通风和供暖系统、空气过滤器外壳、变速箱盖、座椅架、挡泥板垫片、传动皮带保护罩等。
滑石粉填充的PP具有高刚性、高强度、极好的耐热老化性能及耐寒性。滑石粉增强PP在车内装饰方面有着重要的应用,如用作通风系统零部件,仪表盘和自动刹车控制杠等,例如美国HPM公司用20%滑石粉填充PP制成的蜂窝状结构的吸音天花板和轿车的摇窗升降器卷绳筒外壳。
云母复合材料具有高刚性、高热变形温度、低收缩率、低挠曲性、尺寸稳定以及低密度、低价格等特点,利用云母/聚丙烯复合材料可制作汽车仪表盘、前灯保护圈、挡板罩、车门护栏、电机风扇、百叶窗等部件,利用该材料的阻尼性可制作音响零件,利用其屏蔽性可制作蓄电池箱等。
我国的热塑性树脂基复合材料的研究开始于20世纪80年代末期,近十年来取得了快速发展,2000年产量达到12万吨,约占树脂基复合材料总产量的17%,,所用的基体材料仍以PP、PA为主,增强材料以玻璃纤维为主,少量为碳纤维,在热塑性复合材料方面未能有重大突破,与发达国家尚有差距。
我国复合材料的发展潜力和热点
我国复合材料发展潜力很大,但须处理好以下热点问题。
1、复合材料创新
复合材料创新包括复合材料的技术发展、复合材料的工艺发展、复合材料的产品发展和复合材料的应用,具体要抓住树脂基体发展创新、增强材料发展创新、生产工艺发展创新和产品应用发展创新。到2007年,亚洲占世界复合材料总销售量的比例将从18%增加到25%,目前亚洲人均消费量仅为0.29kg,而美国为6.8kg,亚洲地区具有极大的增长潜力。
2、聚丙烯腈基纤维发展
我国碳纤维工业发展缓慢,从CF发展回顾、特点、国内碳纤维发展过程、中国PAN基CF市场概况、特点、“十五”科技攻关情况看,发展聚丙烯腈基纤维既有需要也有可能。
3、玻璃纤维结构调整
我国玻璃纤维70%以上用于增强基材,在国际市场上具有成本优势,但在品种规格和质量上与先进国家尚有差距,必须改进和发展纱类、机织物、无纺毡、编织物、缝编织物、复合毡,推进玻纤与玻钢两行业密切合作,促进玻璃纤维增强材料的新发展。
4、开发能源、交通用复合材料市场
一是清洁、可再生能源用复合材料,包括风力发电用复合材料、烟气脱硫装置用复合材料、输变电设备用复合材料和天然气、氢气高压容器;二是汽车、城市轨道交通用复合材料,包括汽车车身、构架和车体外覆盖件,轨道交通车体、车门、座椅、电缆槽、电缆架、格栅、电器箱等;三是民航客机用复合材料,主要为碳纤维复合材料。热塑性复合材料约占10%,主要产品为机翼部件、垂直尾翼、机头罩等。我国未来20年间需新增支线飞机661架,将形成民航客机的大产业,复合材料可建成新产业与之相配套;四是船艇用复合材料,主要为游艇和渔船,游艇作为高级娱乐耐用消费品在欧美有很大市场,由于我国鱼类资源的减少、渔船虽发展缓慢,但复合材料特有的优点仍有发展的空间。
5、纤维复合材料基础设施应用
国内外复合材料在桥梁、房屋、道路中的基础应用广泛,与传统材料相比有很多优点,特别是在桥梁上和在房屋补强、隧道工程以及大型储仓修补和加固中市场广阔。
6、复合材料综合处理与再生
重点发展物理回收(粉碎回收)、化学回收(热裂解)和能量回收,加强技术路线、综合处理技术研究,示范生产线建设,再生利用研究,大力拓展再生利用材料在石膏中的应用、在拉挤制品中的应用以及在SMC/BMC模压制品中的应用和典型产品中的应用。
21世纪的高性能树脂基复合材料技术是赋予复合材料自修复性、自分解性、自诊断性、自制功能等为一体的智能化材料。以开发高刚度、高强度、高湿热环境下使用的复合材料为重点,构筑材料、成型加工、设计、检查一体化的材料系统。组织系统上将是联盟和集团化,这将更充分的利用各方面的资源(技术资源、物质资源),紧密联系各方面的优势,以推动复合材料工业的进一步发展。

❺ 汽车中大量使用了哪些复合材料,

最广泛的例子:发动机水箱采用了玻纤增强尼龙,还有富康车(两厢)后备箱门采用了玻璃钢。

❻ 复合材料有几类主要应用是什么

复合材料是一种混合物。复合材料按其组成分为金属与金属复合材料、非金属与金属复合材料、非金属与非金属复合材料。按其结构特点又分为:①纤维复合材料。将各种纤维增强体置于基体材料内复合而成。如纤维增强塑料、纤维增强金属等。②夹层复合材料。由性质不同的表面材料和芯材组合而成。通常面材强度高、薄;芯材质轻、强度低,但具有一定刚度和厚度。分为实心夹层和蜂窝夹层两种。③细粒复合材料。将硬质细粒均匀分布于基体中,如弥散强化合金、金属陶瓷等。④混杂复合材料。由两种或两种以上增强相材料混杂于一种基体相材料中构成。与普通单增强相复合材料比,其冲击强度、疲劳强度和断裂韧性显著提高,并具有特殊的热膨胀性能。分为层内混杂、层间混杂、夹芯混杂、层内/层间混杂和超混杂复合材料

复合材料的主要应用领域有:①航空航天领域。由于复合材料热稳定性好,比强度、比刚度高,可用于制造飞机机翼和前机身、卫星天线及其支撑结构、太阳能电池翼和外壳、大型运载火箭的壳体、发动机壳体、航天飞机结构件等。②汽车工业。由于复合材料具有特殊的振动阻尼特性,可减振和降低噪声、抗疲劳性能好,损伤后易修理,便于整体成形,故可用于制造汽车车身、受力构件、传动轴、发动机架及其内部构件。③化工、纺织和机械制造领域。有良好耐蚀性的碳纤维与树脂基体复合而成的材料,可用于制造化工设备、纺织机、造纸机、复印机、高速机床、精密仪器等。④医学领域。碳纤维复合材料具有优异的力学性能和不吸收X射线特性,可用于制造医用X光机和矫形支架等。碳纤维复合材料还具有生物组织相容性和血液相容性,生物环境下稳定性好,也用作生物医学材料。此外,复合材料还用于制造体育运动器件和用作建筑材料等。

❼ 汽车上常用的复合材料主要有哪些

现在在汽车中所使用的大部分结构材料仍然是以金属为主,因为现在较为成熟的复合材料大都为纤维增强的树脂基材料(FRP),这一类材料并不适合作为汽车这种对于结构力要求非常高的产品上。所以其实汽车中所使用到的复合材料不管是在在汽车重量百分比和种类上,都是比较少的。
一般类型的汽车所能使用到的复合材料的部件大约是如下几种:1,轮胎,轮胎不完全是橡胶制成的,其中还包有钢丝线或者钢丝网;2,雨刮条,雨刮条为橡胶和金属共挤出的材料,也属于复合材料的一种;3,内饰件,也就是我们在汽车内部看到的大部分塑料件,比如烟灰盒,储物箱等等,这一类的塑料件其实只用塑料制成也是可以,但是有一部分品牌的内饰件会在其中加入一部分短纤作以增强其强度;4,挡风玻璃,挡风玻璃本身就是玻纤-树脂类的复合材料,同时有些挡风玻璃其中还加入了增强长纤维以保证其受到撞击后不会碎裂。
以上为一般类型的汽车中能使用到的复合材料,种类并不是很多。
在高档的跑车中,汽车的外板可能会使用碳纤维板来替代金属板以减轻车体重量。这一类的碳纤维板也属于碳纤维-树脂复合材料。
基本上就是这些。

❽ 复合材料在汽车上有哪些用途

以下是目前已应用在汽车方面的复合材料列举:

1.车身上用CFRP的总概况

碳纤维复合材料的轻量化结构,首先在跑车的车身上开始应用,后来所有小批量OEM厂商生产的产品中都会采用这种大量使用碳纤维复合材料的轻量化方案。碳纤维复合材料的加工是一种手工加工工艺,且由于周期时间长,材料昂贵,因此多用于赛车、跑车或研究。


2.连续纤维增强热塑性复合材料在汽车零部件上的应用实例

欧宝Astra OPC座椅底板、奥迪A8后座外壳、座椅靠背骨架、越野车后座、前端模块嵌件、轻量化A柱、SUV前端支撑、车门基板、儿童座椅头枕、发动机底盘、悬架控制臂、汽车悬挂系统、全塑料刹车踏板、侧门防撞梁、消声罩、车轮觳插片等。

碳纤维在汽车部件中的应用案例和减重

汽车轻量化是汽车节能减排的重要途径之一,复合材料,尤其是碳纤维复合材料以它的低密度、高性能、抗腐蚀等诸多优势而越来越受到汽车业的青睐,特别是新能源汽车(电动汽车和混合动力汽车等),较重的动力电池使车辆的整备质量与传统汽油车相比,超重达10%以上,因此,对新能源汽车而言,汽车轻量化更为重要,当然碳纤维复合材料的成本高、制作周期长等对于汽车工业来说还是劣势,也是目前不能广泛应用在汽车上的主因,但随着技术的进步,在汽车上的应用也会越来越广。

以上就是我的回答,希望可以帮到你,望采纳谢谢!

❾ 汽车中用到哪些复合材料

汽车零部件主要分内外饰两个大类,不同的零部件所用的材料不同,总体来说PP会占到整车的70-80%,主要是以填充 ,增强,免喷涂,微发泡,金属色等,另还有PA6,PA66,PC/ABS,ABS,POM等,特种塑料还有碳纤PA66,PMMA/ASA,PPS,PEEK等,用量相对较少。国内的塑料企业做的比较全的有金发,普利特,五行,锦湖日丽等。

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