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      無處不在的碳纖維復合材料專題:船舶工程領域
      時間:2021年04月01日 來源:本站原創  作者:佚名 瀏覽次數:

      在小船、游艇、大型艦艇以及其他船舶領域,碳纖維的應用正在取得進展。碳纖維是用于船舶領域的理想材料,因為它可以減少船體振動,保持船舶之間良好的無線通信環境等。

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      此外,使用碳纖維的最重要原因是這種材料可以通過減輕重量,提高船舶的速度和燃油經濟性。例如,通過采用碳纖維增強復合材料(CFRP)完全替代玻璃纖維復合材料(GFRP),可使船體的重量減少至原來30%。

      下圖顯示了碳纖維及其復合材料在游艇中的應用,通過在上層結構與甲板裝置中使用CFRP,可進一步減輕重量、提高船舶的穩定性;碳纖維傳動軸也可以實現減輕重量、減少震動;碳纖維在螺旋槳葉片中也有潛在的廣泛應用。

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      船舶領域傳統上多使用GFRP材料,由于GFRP采用的織物材料等中間基材形式及其成型工藝同樣可以適用于CFRP,因此可以很容易地船舶原始GFRP部件由CFRP來替代。

      在大多數飛機和體育應用中基體樹脂將近一半采用了環氧樹脂,與之有所不同的是,在船舶領域,大多數CFRP用基體樹脂材料采用的是不飽和聚酯或乙烯基酯樹脂。為了拓展船舶領域,一些公司如日本東麗開發出可提供與乙烯基酯樹脂更高粘合強度的碳纖維,并且將其用于廣泛的船舶應用中。

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      CFRP不僅具有高比強度和高比模量,還可以利用CFRP的減振性能來提高船體的固有振動頻率,如通過在安裝了發動機和輔助設備等區域使用CFRP,可有效減少由發動機和輔助設備操作引起的船體振動。

      此外,CFRP的導電性也能得到充分利用,通過使用CFRP包裹無線通信室的墻壁,可以達到40dB或更高的屏蔽效果。這意味著,通過使用CFRP便能夠解決諸如因電磁波透過而引起的引擎以及輔機的噪音妨礙船舶無線通信這樣的問題了。

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      此外,船舶領域大量使用了碳纖維、玻璃纖維或芳綸纖維織物等組合的混合復合材料。通過使用復合材料進行最佳設計,可以實現目標性能和綜合平衡的成本,例如使用傳統的玻璃纖維復合材料時,通過僅在需要剛性的區域使用碳纖維,就可以實現優化的復合材料組合,既滿足了性能要求,又降低了成本。

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