講座主題:碳纖維複合材料應用與發展趨勢
演講者: 沈銘原 博士 品揚高分子有限公司經理
主持人:王冰凝 老師
紀錄者:古家豪
紀錄者指導教授:孫茂誠 廖炳傑 教授
演講日:102.09.24
第二週:15:10~17:00.
碳纖維應用領域:用途廣泛 走進生活
由於碳纖維復合材料密度低、剛性好合強度高,成為一種先進的航天材料。我國對碳/碳燒蝕材料相關的科技問題進行了深入地研究,其研究成果已在導彈發射管、固體火箭發動機殼體、衛星和飛船上等得到應用。
飛機和汽車制造
碳纖維材料現在也成為汽車制造商青睞的材料,在汽車內外裝飾中開始大量採用。碳纖維作為汽車材料,最大的優點是質量輕、強度大,重量僅相當于鋼材的20%~30%,硬度卻是鋼材的10倍以上。所以汽車制造採用碳纖維材料可以使汽車的輕量化取得突破性進展,並帶來節省能源的社會效益。業界認為,碳纖維在汽車制造領域今後的使用量會越來越大。
航空應用中對碳纖維的需求正在不斷增多,波音777飛機利用碳纖維做結構材料,包括水平和垂直的橫尾翼和橫梁,這些材料被稱為“首要的結構材料”,所以對他們的質量要求極其苛刻。對于波音777飛機,日本東麗公司是波音公司指定的唯一有資格的碳纖維制造商。歐洲空客也在他們的飛機上使用了大量的碳纖維,東麗的TORAYCA碳纖維將被大量應用在新型客機A380上。
我國自行研制的碳纖維復合材料剎車預制件,其性能已全面達到國外水平。採用這一預制件技術所制備的的國產碳/碳剎車盤已批量裝備于國防重點型號的軍用飛機,並在B757-200型民航飛機上使用,在其它機型上的使用也在實驗考核中,並將向坦克、高速列車、高級轎車、賽車等推廣使用。
體育休閒用品
體育應用中的三項重要應用為高爾夫球棒、釣魚桿和網球拍框架。目前,據估計每年的高爾夫球棒的產量為3400萬副。按照國家和地區分類,這些高爾夫球棒主要產地為美國、中國、日本和中國臺灣,美國和日本是高爾夫球棒的主要消費地,佔80%以上。全世界40%的碳纖維高爾夫球棒都是由東麗公司的碳纖維制成的。全世界碳纖維釣魚桿的產量約為每年2000萬副。網球拍框架的市場容量約為每年600萬副,其它的體育項目應用還包括冰球棍、滑雪杖、射箭和自行車,同時,碳纖維還應用在劃船、賽艇、衝浪和其它的海洋運動項目中。
我國在20世紀80年代初開始研制碳纖維復合材料體育運動器材。1987年中山大學與東莞玻璃廠合作研制成功了碳纖維/玻璃纖維混雜增強環氧樹脂的蜂窩夾層結構四人皮艇。但高爾夫球桿、釣魚竿、魚線輪、網球拍、羽毛球拍、自行車架等仍是碳纖維的主要用途。
碳纖維加固建築結構
我國從1997年開始從國外引進碳纖維復合材料加固混凝土結構技術,並開始進行相關研究。由于其巨大的技術優勢,近幾年成為了研究和工程應用的熱點。國內已有數十個高校和科研院所開展了此項研究工作,並取得了一批接近國際先進水平的研究成果。由于我國具有世界上最為巨大的土木建築市場,碳纖維加固建築結構的應用將呈現不斷增長的的趨勢。
其他應用
碳纖維的其它應用包括機器部件、家用電器、微機及與半導體相關的設備的復合材料的生產,可以用來起到加強、防靜電和電磁波防護的作用。另外,在X射線儀器市場上,碳纖維的應用可以減少人體在X 射線下的暴露。
由於碳纖維復合材料密度低、剛性好合強度高,成為一種先進的航天材料。我國對碳/碳燒蝕材料相關的科技問題進行了深入地研究,其研究成果已在導彈發射管、固體火箭發動機殼體、衛星和飛船上等得到應用。
飛機和汽車制造
碳纖維材料現在也成為汽車制造商青睞的材料,在汽車內外裝飾中開始大量採用。碳纖維作為汽車材料,最大的優點是質量輕、強度大,重量僅相當于鋼材的20%~30%,硬度卻是鋼材的10倍以上。所以汽車制造採用碳纖維材料可以使汽車的輕量化取得突破性進展,並帶來節省能源的社會效益。業界認為,碳纖維在汽車制造領域今後的使用量會越來越大。
航空應用中對碳纖維的需求正在不斷增多,波音777飛機利用碳纖維做結構材料,包括水平和垂直的橫尾翼和橫梁,這些材料被稱為“首要的結構材料”,所以對他們的質量要求極其苛刻。對于波音777飛機,日本東麗公司是波音公司指定的唯一有資格的碳纖維制造商。歐洲空客也在他們的飛機上使用了大量的碳纖維,東麗的TORAYCA碳纖維將被大量應用在新型客機A380上。
我國自行研制的碳纖維復合材料剎車預制件,其性能已全面達到國外水平。採用這一預制件技術所制備的的國產碳/碳剎車盤已批量裝備于國防重點型號的軍用飛機,並在B757-200型民航飛機上使用,在其它機型上的使用也在實驗考核中,並將向坦克、高速列車、高級轎車、賽車等推廣使用。
體育休閒用品
體育應用中的三項重要應用為高爾夫球棒、釣魚桿和網球拍框架。目前,據估計每年的高爾夫球棒的產量為3400萬副。按照國家和地區分類,這些高爾夫球棒主要產地為美國、中國、日本和中國臺灣,美國和日本是高爾夫球棒的主要消費地,佔80%以上。全世界40%的碳纖維高爾夫球棒都是由東麗公司的碳纖維制成的。全世界碳纖維釣魚桿的產量約為每年2000萬副。網球拍框架的市場容量約為每年600萬副,其它的體育項目應用還包括冰球棍、滑雪杖、射箭和自行車,同時,碳纖維還應用在劃船、賽艇、衝浪和其它的海洋運動項目中。
我國在20世紀80年代初開始研制碳纖維復合材料體育運動器材。1987年中山大學與東莞玻璃廠合作研制成功了碳纖維/玻璃纖維混雜增強環氧樹脂的蜂窩夾層結構四人皮艇。但高爾夫球桿、釣魚竿、魚線輪、網球拍、羽毛球拍、自行車架等仍是碳纖維的主要用途。
碳纖維加固建築結構
我國從1997年開始從國外引進碳纖維復合材料加固混凝土結構技術,並開始進行相關研究。由于其巨大的技術優勢,近幾年成為了研究和工程應用的熱點。國內已有數十個高校和科研院所開展了此項研究工作,並取得了一批接近國際先進水平的研究成果。由于我國具有世界上最為巨大的土木建築市場,碳纖維加固建築結構的應用將呈現不斷增長的的趨勢。
其他應用
碳纖維的其它應用包括機器部件、家用電器、微機及與半導體相關的設備的復合材料的生產,可以用來起到加強、防靜電和電磁波防護的作用。另外,在X射線儀器市場上,碳纖維的應用可以減少人體在X 射線下的暴露。
心得 :
複合材料領域很廣,沈銘原 博士今天與大家介紹的碳纖維複合材料應用與發展趨勢,碳是一種許多物質當中的元素之一,取得容易加工性佳物質本身也具有良好的特性,現今碳纖維的主要材料為木質素、瀝青、PAN等等,比較常用的瀝青及PAN,碳纖維在工業應用領域廣材質輕巧鋼硬能拿來坐機車的朔鋼的好基材,也運用在遊艇上但現今這方面再台灣的市場比較小,現今環保意識崛起碳纖維優異的性能,能應用於汽車方面能反應在汽油上,碳也具有優異的導電性來自於碳與碳之間的共軛鍵結,而碳纖維能在現今工業上為一大優勢。
複合材料領域很廣,沈銘原 博士今天與大家介紹的碳纖維複合材料應用與發展趨勢,碳是一種許多物質當中的元素之一,取得容易加工性佳物質本身也具有良好的特性,現今碳纖維的主要材料為木質素、瀝青、PAN等等,比較常用的瀝青及PAN,碳纖維在工業應用領域廣材質輕巧鋼硬能拿來坐機車的朔鋼的好基材,也運用在遊艇上但現今這方面再台灣的市場比較小,現今環保意識崛起碳纖維優異的性能,能應用於汽車方面能反應在汽油上,碳也具有優異的導電性來自於碳與碳之間的共軛鍵結,而碳纖維能在現今工業上為一大優勢。