【原创资讯】2020年工业领域用碳纤维复合材料市场展望

事实证明，复合材料储罐在全球多个区域地位都越来越重要。在南美，Tecniplas（巴西圣保罗）在制造大型复合材料储罐方面享有盛誉，该复合材料储罐储存物质包含从水到肥料到工业溶剂的所有物品。在美国，Ershigs（美国华盛顿州Bellingham）已建立了自己的利基市场，作为复合材料储罐，管道，管道和洗涤塔的供应商。

工业复合材料领域的典型代表是哈德森产品公司（美国德克萨斯州比德利，哈德森），该公司是风冷热交换器和轴流风机的制造商，公司的玻璃纤维Tuf-Lite轴流风机已经生产了60多年，在全球范围内已使用了25万多个。Tuf-Lite风扇系列始于1955年的Tuf-Lite I，具有玻璃纤维增强复合材料叶片。自创建以来，风扇经历了几次迭代。Tuf-Lite II于1984年推出，旨在提高风扇零件的可制造性，随后于2004年推出了Tuf-Lite III。Tuf-Lite II和Tuf-Lite III风扇设计在树脂传递模塑（RTM）制造过程中使用专有的乙烯基酯树脂。对于最新版本的Tuf-Lite IV，该公司采用了计算流体动力学（CFD）技术进行设计，重点是降低噪音和提高气流效率。Tuf-Lite IV体积增加了20％。Hudson求助于Wickert液压机（美国，肯塔基州，希伯伦；德国Landau），从而获得了新的定制压力机，该压力机可以更改叠层顺序，玻璃纤维类型，材料配置，层数，树脂注入点以及通风口的位置线，最终结果是更高效，更有效的风扇叶片。

复合材料在工业上最不常见的一种应用是轨道转向架，它是支持轨道车辆并提供牵引和制动作用的四轮或六轮卡车。在英国开发的原型转向架主要由回收的碳纤维复合材料制成，但在需要额外强度或刚度的地方补充了原始碳纤维复合材料。

转向架由ELG Carbon Fiber Ltd.（位于英国Dudley，Coseley）开发，该公司提供回收的碳纤维并进行了许多材料测试；Magma Structures（英国朴次茅斯）是轨道转向架的设计者和制造者；伯明翰大学（英国伯明翰）传感器与复合材料小组与岩浆公司合作，为转向架开发了嵌入式健康监测系统；以及哈德斯菲尔德大学（英国哈德斯菲尔德），该原型机将在其动态测试装置上进行初始的全面测试。英国阿尔斯通（伦敦）帮助组建了财团，并通过咨询和现有的转向架设计信息提供了额外的支持。该财团选择了ELG的Carbiso M，这是一种非织造毡，它是用标准模量纤维（强度为4至5 GPa）在环氧基体中制成的。他们证明了再生碳纤维/环氧树脂的疲劳性能与传统机织碳纤维层压板相似，并且比结构钢更好。Applied FEA Ltd.（英国南安普敦）进行的有限元分析（FEA）验证了疲劳服务载荷以及出色的静态载荷。原型比钢铁替代品轻36％。复合材料框架本身可节省64％的重量，但原型因油漆和连接钢制配件所需的攻丝板而遭受重量损失。仅考虑框架，就可减轻590公斤的重量，根据列车的服务类型和里程，每年可节省8,000至62,000英镑的运营成本。此外，每个转向架构架在其整个生命周期内均可减少多达68公吨的二氧化碳排放。

哈德斯菲尔德大学的哈德斯菲尔德附着力和滚动接触实验室动力学（HAROLD）测试装置将开发复合材料轨道转向架的原型

近年来，越来越多的复合材料用于储存低温液体的储罐中。沿着这些思路，Cimarron Composites（美国阿拉巴马州汉斯维尔）于2018年宣布，它在全复合低温储罐开发方面取得了跨越式发展，通过在加压液氮中使用碳纤维增强复合储罐实现了15,000个微应变性能环境。在如此高的应变水平下成功运行，可以使无纺织物混合箱结构（由纺织品和连续缠绕纤维的混合物制成）比以前在这些类型的箱中所需的结构薄得多，而无需成本和质量衬垫。据Cimarron称，由于材料和工艺的限制，早期的复合材料储罐计划仅限于3,000微应变，这导致了额外的质量。Cimarron的新储罐技术使用的材料系统可在极低的温度下发挥出色的性能，而不会产生微裂纹，这些微裂纹会为液氧，液氢或液甲烷等液体形成泄漏路径。

（来源：Composites World 本公众号编译）