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船舶工業中使用的碳纖維材料

發布時間: 2023年04月12日

復合材料廣義地定義為其中用加強材料加強粘合劑的那些。用當代術語來說，粘合劑通常是樹脂，加強材料由玻璃絲（玻璃纖維），碳纖維或芳綸纖維組成。但是，還有其他復合材料，例如鐵氧體和木材樹脂，可在造船中使用。

復合材料具有比傳統的木材或鋼方法更高的強度/重量比的上風，并且它們必要較低的技術水平才能在半工業規模上生產出可接受的船體飾面。

船用復合材料的歷史

鋼絲網水泥

最早在船上使用復合材料的可能是鋼絲網加水泥。這種材料在二十世紀上半葉被廣泛用于建造低成本，低技術的駁船。

在本世紀晚些時候，它不僅在住宅項目中流行，而且在造船廠也很流行。由鋼筋制成的鋼框架形成船體外形，并覆蓋著鐵蒺藜。然后在上面抹上水泥，固化。便宜且簡單的復合材料，盡管海洋環境中的化學侵蝕普遍存在。但是，今天仍然有成千上萬的“ ferro”船在使用–這種材料使很多人實現了本身的夢想。

玻璃鋼

在第二次世界大戰期間，剛開發出聚酯樹脂后，無意發現了在吹制的熔融玻璃流中吹入空氣的生產工藝，從而獲得了玻璃纖維。很快，玻璃纖維加強塑料成為了主流，GRP船在1950年代初開始可用。

木材/粘合劑復合材料

戰時的壓力還導致了冷模和熱模造船技術的發展。這些方法必要在框架上鋪設薄木板外觀，并用膠水浸透每一層。為飛機制造商開發的高性能脲基膠粘劑被廣泛用于模制船體的新技術，通常用于PT船。一些粘合劑必要在烤箱中烘烤才能固化，并且開發了熱成型的船體，盡管因為使用工業烤箱而受到尺寸限定。

船用當代復合材料

自1950年代以來，聚酯和乙烯基酯樹脂穩步改動，GRP已成為造船中使用最廣泛的復合材料。它也用于造船，通常用于必要非磁性船體的掃雷器。對于當代環氧化合物，早代船遭受的滲透題目如今已成為曩昔。在21日世紀，容積玻璃鋼船生產遵循一個完備的工業生產過程。

現在，木質/環氧樹脂成型技術仍在使用，通常用于劃艇。自從引入高性能環氧樹脂以來，其他木材/粘合劑復合材料也得到了發展。條狀木板是一種用于家庭船的流行技術：將木板條（通常是雪松木）縱向鋪在框架上并涂上環氧樹脂。這種簡單的結構提供了便宜而結實的結構，并且業余興趣者可以輕松實現其光潔度。

在造船的前沿，芳綸纖維加強了帆船的關鍵區域，例如船頭和龍骨部分。芳族聚酰胺纖維還提供改動的減震性能。碳纖維桅桿日益普及，由于它們具有緊張的性能和容器穩固性。

帆船在其帆結構中還使用了復合材料，碳纖維或玻璃纖維帶可提供柔性但尺寸穩固的基體，在該基體上可層壓合成帆布。

碳纖維還具有其他海洋用途-例如用于高強度的內飾線條和超級游艇上的家具。

造船業復合材料的將來

碳纖維的成本隨著產量的增長而降落，因此薄碳纖維（和其他型材）的可用性可能會在船舶生產中變得更加普遍。

材料科學和復合技術正在敏捷發展，新的復合材料包括碳納米管和環氧混合物。最近，作為概念項目交付了帶有使用碳納米管建造的船體的小型海軍艦船。

輕巧，強度，耐用性和易于生產意味著復合材料將在船艇制造中發揮越來越大的作用。盡管使用了所有新的復合材料，但纖維加強的聚合物復合材料仍將保留很多年，盡管它一定會與其他奇特的復合材料合作。