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复合材料为何如此重要?

卓信达 问题 26

由于不同材料之间的协同作用。

以前出现过许多复合材料:例如钢(铁和碳)或钢筋混凝土(钢和混凝土),但就像许多没有意识到自己在说散文的人一样,直到二战前和二战期间开发出玻璃纤维复合材料并进行数学分析后,人们才意识到这些是复合材料。

复合材料为何如此重要?

刚拉出的玻璃纤维的抗拉强度为1,00,000+psi,暴露在空气中时会迅速降至1,000 psi。但是,如果在拉出后立即用塑料树脂涂覆玻璃纤维,它将无限期地保持其初始强度。这种玻璃和塑料的复合材料通常称为玻璃纤维,尽管这个名字更确切地说是指建筑绝缘材料Fiberglas®,由Owens-Illinois制造和销售。

玻璃纤维具有特定的抗拉和抗压强度(即强度除以密度),这些强度高于钢。它也和钢一样坚韧,因为玻璃纤维中的塑料树脂(称为基质)不仅可以保护纤维(称为增强材料),而且如果一根纤维断裂,还可以将负载重新分配给其他纤维。在某些用途上,玻璃纤维的缺点是与金属相比具有更大的柔韧性。但是,如果使用碳纤维代替玻璃纤维来制造复合材料,那么它的柔韧性就不如钢,尽管它具有玻璃纤维的所有其他优点。

纤维/塑料复合材料的另一个优点(但这不是最后一个优点)是与金属相比更容易加工。

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    复合材料是由两种不同相(不同的物质状态)组成的材料,通常分为“基质”材料。有陶瓷、金属和聚合物基质。每种类型的材料都有弱点:陶瓷非常脆,聚合物非常有弹性(延展性),金属介于两者之间但很重。

    复合材料通常使用某种类型的纤维来增强材料并改善性能。例如,碳纤维增强复合材料将非常坚硬的材料(碳纤维)引入非常柔韧的聚合物基质中。聚合物将碳纤维结合在一起,而碳纤维本身无法做到这一点,因此您会得到一种非常坚固的材料(碳纤维),它可以轻松地通过聚合物基质分散负载。这些性能也是可调的,因此,聚合物的体积分数越高,材料就越有弹性。

    这类材料具有广泛的可能性。我只是触及了表面。

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    复合材料具有耐受恶劣户外条件的韧性,因此即使定期维护,其使用寿命也是天然木材所不及的。

    它们不会腐蚀,并且具有很强的抗腐烂、腐蚀和海洋蛀虫侵袭的能力。它们可以很容易地被回收利用,制成新的木塑复合材料,就像混凝土一样。

    与木材相比,复合材料的一个优势是它能够被模制成几乎任何所需的形状。WPC 构件可以弯曲和固定,以形成坚固的拱形曲线。这些材料的另一个主要卖点是不需要油漆。

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    复合材料之所以重要有多种原因,而且由于其独特的性能,其重要性遍及各个行业。这些材料由两种或多种不同的材料组合而成,从而产生一种具有单个组件所不具备的优越特性的产品。复合材料的主要优势之一是其出色的强度重量比。它们通常比金属等传统材料轻得多,但强度却相当甚至更高,使其成为航空航天、汽车和运动器材行业应用的理想选择。

    复合材料的另一个重要因素是其多功能性和可定制性。通过改变组成材料的成分和排列,可以设计复合材料以满足特定的性能要求。这种灵活性使工程师和设计师能够创建针对特定应用进行优化的材料,从而提高效率和性能。例如,复合材料可以具有很强的耐腐蚀性,使其适合在恶劣的环境条件下使用,例如海洋和化学加工行业。

    在复合材料市场情报方面,这些材料的需求不断增长,其驱动力是它们能够提高产品性能并降低总体成本。复合材料技术的创新不断扩大其应用范围,从风力涡轮机叶片等可再生能源领域到先进的医疗设备。复合材料市场情报可帮助企业了解最新趋势、技术进步和消费者偏好,从而使他们能够做出明智的决策并保持竞争力。

    此外,复合材料对可持续发展的贡献也十分显著。复合材料重量轻,可降低运输应用中的燃料消耗,从而减少温室气体排放。此外,回收技术的进步使复合材料的回收越来越可行,有助于循环经济。

    总而言之,复合材料因其优异的强度重量比、多功能性和对可持续性的贡献而具有重要意义。复合材料市场情报的不断扩大反映了其日益增长的重要性,这为了解这些非凡材料的发展前景提供了宝贵的见解。

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