Klasyfikacja materiałów

Materiał kompozytowy odnosi się do materiału złożonego z dwóch lub więcej różnych substancji połączonych na różne sposoby. Może wykorzystać zalety różnych materiałów, przezwyciężyć wady pojedynczego materiału i rozszerzyć zakres zastosowań materiałów. Ze względu na lekkość, wysoką wytrzymałość, wygodną obróbkę i formowanie, doskonałą elastyczność, odporność na korozję chemiczną i dobrą odporność na warunki atmosferyczne, materiały kompozytowe stopniowo zastępowały drewno i stopy metali i są szeroko stosowane w przemyśle lotniczym, samochodowym, elektrycznym i elektronicznym, budownictwo, sprzęt fitness i inne dziedziny, w ostatnich latach rozwija się bardzo szybko.

Materiał, przetwarzanie, rodzaj formowania

Wraz z rozwojem nauki i technologii technologia żywicy i włókna szklanego stale się poprawia, a zdolności produkcyjne producentów ogólnie się poprawiły, tak że cena i koszt materiałów kompozytowych wzmocnionych włóknem szklanym zostały zaakceptowane przez wiele branż, ale wytrzymałość materiałów kompozytowych wzmacnianych włóknem szklanym nie jest wystarczająca. porównywalne z metalem. Dlatego włókno węglowe, włókno borowe i inne wzmocnione materiały kompozytowe pojawiły się jeden po drugim, dzięki czemu rodzina polimerowych materiałów kompozytowych jest bardziej kompletna i stała się niezbędnym materiałem dla wielu gałęzi przemysłu. Obecnie roczna produkcja materiałów kompozytowych na świecie osiągnęła ponad 5,5 miliona ton, a roczna wartość produkcji osiągnęła ponad 130 miliardów dolarów amerykańskich. Jeśli uwzględnić wysokowartościowe produkty przemysłu lotniczego i kosmicznego w Europie i Stanach Zjednoczonych, wartość wyjściowa będzie jeszcze bardziej zdumiewająca. Z perspektywy globalnej produkcja materiałów kompozytowych na świecie koncentruje się głównie w Europie, Ameryce i Azji Wschodniej.

W ostatnich latach produkcja i popyt na materiały kompozytowe w Europie i Stanach Zjednoczonych nadal rosły, podczas gdy Japonia w Azji rozwijała się stosunkowo wolno ze względu na spowolnienie gospodarcze, ale rynek w Chinach, zwłaszcza w Chinach kontynentalnych, rozwija się szybko . Według statystyk PPG, największego światowego producenta materiałów kompozytowych, w 2000 roku światowy udział materiałów kompozytowych w Europie wynosił około 32%, a roczna produkcja około 2 mln ton. Jednocześnie średnie roczne tempo wzrostu materiałów kompozytowych w Stanach Zjednoczonych w latach 90. było około dwukrotnie wyższe niż tempo wzrostu amerykańskiego PKB, osiągając 4% do 6%. W 2000 roku roczna produkcja materiałów kompozytowych w Stanach Zjednoczonych osiągnęła około 1,7 miliona ton. W szczególności szybki wzrost materiałów kompozytowych do samochodów spowodował odrodzenie amerykańskich samochodów na rynku światowym. Rozwój materiałów kompozytowych w Azji w ostatnich latach jest ściśle powiązany z ogólnymi zmianami w ekonomii politycznej, a udział krajów jest bardzo zróżnicowany. Ogólnie rzecz biorąc, produkcja kompozytów w Azji będzie nadal rosła, przy całkowitej produkcji około 1,45 miliona ton w 2000 roku i przewidywanej sumie 1,8 miliona ton w 2005 roku.

Historia rozwoju materiałów

Z punktu widzenia zastosowań materiały kompozytowe są wykorzystywane głównie w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym i innych gałęziach przemysłu w Stanach Zjednoczonych i Europie. W 2000 roku ilość materiałów kompozytowych użytych do produkcji części samochodowych w Stanach Zjednoczonych osiągnęła 148 000 ton, a ilość materiałów kompozytowych użytych w częściach samochodowych w Europie oszacowano na 105 000 ton w 2003 roku. W Japonii materiały kompozytowe są wykorzystywane głównie w budownictwie mieszkaniowym budownictwo, takie jak wyposażenie łazienek. Jednak z perspektywy globalnej przemysł motoryzacyjny jest największym użytkownikiem materiałów kompozytowych, a przyszły potencjał rozwojowy jest wciąż ogromny, a obecnie opracowywanych jest wiele nowych technologii. Przykładowo, w celu zmniejszenia hałasu silnika i zwiększenia komfortu jazdy, czynione są starania o opracowanie tłumiących drgania blach stalowych z żywicą termoplastyczną przyklejoną pomiędzy dwiema warstwami blach walcowanych na zimno; Korbowód i tuleja łożyska zaczęły wykorzystywać materiały kompozytowe z metalową osnową. Aby sprostać wymaganiom samochodów w zakresie lekkości, coraz więcej nowych materiałów kompozytowych będzie stosowanych w przemyśle samochodowym. Jednocześnie, wraz z rosnącym w ostatnich latach naciskiem na kwestie ochrony środowiska, w dalszym ciągu promuje się stosowanie polimerowych materiałów kompozytowych w celu zastąpienia drewna. Na przykład materiały kompozytowe przetworzone z włókien roślinnych i odpadów z tworzyw sztucznych są szeroko stosowane w Ameryce Północnej jako palety i pudełka do pakowania zastępujące produkty drewniane; i degradowalne materiały kompozytowe stały się również przedmiotem rozwoju i badań w kraju i za granicą.

Ponadto nanotechnologia stopniowo przyciągała uwagę ludzi, a badania i rozwój materiałów nanokompozytowych również stały się nowym gorącym punktem. Nanomodyfikowane tworzywa sztuczne mogą zmieniać stan skupienia i morfologię krystaliczną tworzyw sztucznych, dzięki czemu mają one nowe właściwości. Przezwyciężając niezgodną sprzeczność między sztywnością a wytrzymałością tradycyjnych materiałów, znacznie poprawiono wszechstronne właściwości materiałów.