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復合材料——船用材料“新生軍”

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    復合材料在艦船上的應用由來已久,其中應用比較早也比較多的就是玻璃鋼。早在上世紀40年代,美國就建造了聚酯玻璃鋼交通艇,之后又以玻璃鋼為材料相繼建造了登陸艇、工作船等;英國于上世紀60年代建造了玻璃鋼材質的反水雷艦船;日本則是亞洲的復合材料艦船建造大國。

    近年來,更多的復合材料陸續登船,用于造船的復合材料已然成為船用材料工業里不可忽視的力量。尤其是那些對性能有特殊要求的船舶,船體采用復合材料的幾率大大增加。高性能多功能復合材料發展雖方興未艾,但面臨的挑戰也不小。放潛力以實現應用

    船用材料產業是船舶工業發展不可或缺的基礎,隨著科技發展日趨迅猛、船舶大型化趨勢明顯、多功能船艇需求旺盛,船企對船體材料結構強度、抗沖擊性能的要求也進一步提高。因此,滿足不同性能需求的船用復合材料的研發,對于船舶的發展具有非常重要的意義。

船用復合材料的使用范圍很廣。與鐵、鋁等材料相比,船用復合材料具有重量輕、強度高的優點,可以大大減少船舶在航行中使用的燃料,從而減少二氧化碳(CO2)的排放量;由于其不會疲勞、破裂,加上抗侵蝕、抗撞擊、耐灼燒,因此其維護要求不高;此外,船用復合材料在壓縮度和彎曲度方面也有良好的表現。

    美國是最早的復合材料艦船制造者,目前,其復合材料造船量穩居世界首位。1996年,美國建造的探海艇,是石墨纖維增強環氧樹脂單売結構,可下潛6096米。該國建造大型復合材料艦船方面的能力,在上世紀80年代后期開始批量化生產沿海獵雷艦的MHC工程中得到了展示。2006年,其建造的代號為“M80”的最新型高速隱形試驗快艇,擁有碳纖維一次成型的最大船體,由于工藝無焊接、無鉚接,大幅度實現了船舶的整體輕量化,使快艇能夠輕易獲得較高航速。日本早在上世紀60年代初成為美國游艇承包建造基地,為后來建造復合材料漁船和大型游艇奠定了基礎。自拉開復合材料造船的序幕以來,我國迄今已經制造了數以萬計的各種復合材料船舶。上世紀90年代,廣東地區還掀起了研制復合材料高速客船的熱潮,先后研制出各種高速雙體氣墊船、機動帆船等。

    據了解,目前船用復合材料產量只占亞洲復合材料總產量的1%,但隨著亞洲尤其是我國船舶工業的發展,船用復合材料有望激發巨大的發展潛力。 控趨勢以尋找突破

    國內相關專家表示,無論是基于船舶性能考慮,還是經濟發展的角度,船用復合材料的應用都具有很廣闊的發展空間。但是,復合材料有一個讓人捉摸不透的特性”——多樣性。復合材料由兩種或兩種以上不同性質的材料組成,各種材料在性能上可以取長補短,這也正是為什么復合材料的綜合性能優于原組成材料,并能滿足各種不同要求。綜合性能的優越成就了復合材料,同時也給復合材料帶來了麻煩。由于任何兩個不同性質的材料組合在一起會產生協同效應,在這個過程中,復合材料就成為了變色龍,在能適應各種需求的同時,也使其在產品工藝上幾乎都不一樣。其中,其質量、性能和成本上的差異都是在設計和生產過程中所產生的變化引起的。另外,相對于金屬材料,復合材料在國內船用材料領域還只是非主流成員,缺少設計、建造等方面的技術人員。這也是我國大力發展船用復合材料的制約因素之一。

    未來,船用復合材料將會越來越廣泛地應用在船舶之中,繼而成為船用材料工業領域里的性能擔當,高性能船用復合材料發展將會十分迅速。我國企業應盡快積極開展科技創新工作,研發新產品、新技術,以增強自身競爭力,為船舶工業的發展貢獻新的力量。


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