在工業(yè)機(jī)械領(lǐng)域，復(fù)合材料通常用于需要耐久性、耐腐蝕性，以及防火、防煙和毒性（FST）等性能的部件，這些結(jié)構(gòu)件主要包括支架、固定裝置、管道系統(tǒng)、托盤(pán)和儲(chǔ)罐等。

最近，有哪些新的技術(shù)和應(yīng)用案例呢？

案例1：三種不同耐腐蝕AOC樹(shù)脂設(shè)計(jì)

近期報(bào)道的一個(gè)典型案例是沙特阿拉伯SABIC子公司Petrokemya位于沙特阿拉伯朱拜爾的石油化工廠的燃燒裝置。該工廠生產(chǎn)各種原料化學(xué)品，需要一個(gè)燃燒單元、急冷罐、洗滌器、排氣罐以及相關(guān)的容器和管道，這些容器和管道能夠承受鹽酸而不會(huì)腐蝕。西班牙設(shè)備制造商O(píng)llearis、承包商中國(guó)天辰工程有限公司（天津）和美國(guó)工程公司John Zink Hamworthy Combustion共同合作，采用三種不同耐腐蝕AOC樹(shù)脂設(shè)計(jì)并生產(chǎn)了的長(zhǎng)絲纏繞玻璃纖維增強(qiáng)工業(yè)設(shè)備，以滿足特定零件的性能要求。

耐腐蝕樹(shù)脂、纖維纏繞玻璃纖維復(fù)合材料和創(chuàng)造性設(shè)計(jì)工程是Ollearis為SABIC子公司的幾個(gè)大型石化廠部件進(jìn)行工作的關(guān)鍵。在裝運(yùn)和安裝之前，這里顯示了其組件

隨著復(fù)合材料越來(lái)越多地用于這些類型的應(yīng)用，正在制定更多的標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)來(lái)幫助和指導(dǎo)制造商。例如，2022年，ASTM國(guó)際管道系統(tǒng)委員會(huì)（F17）批準(zhǔn)了一項(xiàng)新標(biāo)準(zhǔn)（F3378/F3378M），以幫助制造耐腐蝕管道系統(tǒng)，以運(yùn)輸液體和氣體如水、原油、腐蝕性化學(xué)品等。

案例2：高性能CFRP支持更快、自動(dòng)化的工業(yè)流程

上述許多應(yīng)用通常使用的是非高性能的復(fù)合材料，如玻璃纖維和成本較低的樹(shù)脂。高性能復(fù)合材料也正在進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用，因?yàn)閷?duì)更高吞吐量的要求迫切需要更輕的重量和振動(dòng)阻尼性能，以實(shí)現(xiàn)更快的速度和高度自動(dòng)化的機(jī)械操作。

近期，在捷克纖維纏繞解決方案專家CompoTech最近的幾項(xiàng)工業(yè)應(yīng)用中，出現(xiàn)了諸如高性能碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂T型臂的組件，它可用于連接機(jī)械和機(jī)械臂，機(jī)械臂在制造過(guò)程中移動(dòng)零件。CompoTech的客戶德國(guó)BilingAutomation公司以前使用鋼或鋁制造，現(xiàn)在改用碳纖維增強(qiáng)聚合物（CFRP）T型臂，以改善性能特性，如減振和最大限度地減少撓度和變形。

案例3：工業(yè)管道修復(fù)用復(fù)合材料

除了制造工業(yè)部件外，復(fù)合材料還可以幫助修理工業(yè)管道或儲(chǔ)罐，包括由金屬制成的管道或儲(chǔ)罐。例如，現(xiàn)在有幾家公司提供復(fù)合材料產(chǎn)品，這些產(chǎn)品可以纏繞在現(xiàn)有管道和儲(chǔ)罐上并固化，以加固或修復(fù)它們。

最近報(bào)道的一項(xiàng)工作是2023年1月，日本工業(yè)獎(jiǎng)授予日本東麗工業(yè)股份有限公司、東京電力電網(wǎng)公司和安田精造株式會(huì)社，以表彰他們開(kāi)發(fā)了一種使用真空輔助樹(shù)脂轉(zhuǎn)移模塑（VARTM）固化碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）修復(fù)腐蝕鋼管和輸電塔的技術(shù)。根據(jù)受助方的說(shuō)法，這項(xiàng)創(chuàng)新通過(guò)加強(qiáng)坑洞和腐蝕的管道，消除了更換工作中對(duì)特殊夾具和方法的需求，從而縮短了強(qiáng)度評(píng)估的交貨時(shí)間，降低了施工成本。

與此相關(guān)，英國(guó)維修和保護(hù)材料制造商Belzona公司開(kāi)發(fā)了一種復(fù)合材料管道和儲(chǔ)罐維修系統(tǒng)，這種稱為Belzona-SuperWrap II的系統(tǒng)可作為維修套件出售，包括環(huán)氧樹(shù)脂、玻璃和碳纖維增強(qiáng)材料以及隔離膜。

案例4：俄開(kāi)發(fā)基于石墨烯和玻璃的復(fù)合材料

去年10月底，俄羅斯科研人員研發(fā)出借助激光生產(chǎn)出基于石墨烯和玻璃的導(dǎo)電且穩(wěn)定的復(fù)合材料。這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是成本低，石墨烯結(jié)構(gòu)成為玻璃的一部分，而不僅僅是涂層。相關(guān)研究成果近日發(fā)表在《先進(jìn)材料》雜志上。

實(shí)現(xiàn)這種技術(shù)的第一步是使玻璃具有導(dǎo)電性。目前解決該問(wèn)題的方案是從金屬及其氧化物、導(dǎo)電聚合物或碳中制造納米涂層。然而，研究發(fā)現(xiàn)，涂層會(huì)隨著時(shí)間的推移而被磨掉，且使用壽命有限。

俄科研人員提出了一種借助激光利用石墨烯對(duì)玻璃進(jìn)行改性的方法。這種技術(shù)有助于在任何玻璃產(chǎn)品中制造出能夠成為集成電子產(chǎn)品基礎(chǔ)的石墨烯導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，目的是使用石墨烯來(lái)制造新一代電子產(chǎn)品。

托木斯克理工大學(xué)化學(xué)和生物醫(yī)學(xué)技術(shù)研究所教授葉夫根尼·舍列梅特介紹說(shuō)，俄科研人員首次展示了如何借助激光生產(chǎn)基于石墨烯和玻璃的導(dǎo)電且穩(wěn)定的復(fù)合材料。新技術(shù)允許用石墨烯“畫(huà)出”所需的結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)融合到幾毫米厚的玻璃中，確保了材料可長(zhǎng)時(shí)間使用而性能不會(huì)降低。

舍列梅特稱，利用基于石墨烯和玻璃的新型復(fù)合材料，科研人員可以開(kāi)發(fā)廉價(jià)高效的柔性電子產(chǎn)品、新型光電器件以及具有擴(kuò)展功能的各種玻璃產(chǎn)品。

案例5：新型創(chuàng)新復(fù)合材料和成形技術(shù)開(kāi)發(fā)技術(shù)

2月下旬，日本東麗工業(yè)公司開(kāi)發(fā)了一種可以高速熱焊接碳纖維增強(qiáng)熱固性部件的技術(shù)，該技術(shù)將實(shí)現(xiàn)碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料機(jī)身的高速生產(chǎn)和輕量化。東麗工業(yè)公司正在對(duì)該技術(shù)進(jìn)行演示驗(yàn)證，目標(biāo)是在2030年后實(shí)現(xiàn)機(jī)身商業(yè)化應(yīng)用，同時(shí)進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用范圍。該技術(shù)是基于新能源和工業(yè)技術(shù)發(fā)展組織（NEDO）支持的“新型創(chuàng)新復(fù)合材料和成形技術(shù)開(kāi)發(fā)”項(xiàng)目取得的成果。

該技術(shù)的核心是在碳纖維增強(qiáng)的熱固性或熱塑性部件表面形成一個(gè)熱焊接層，通過(guò)瞬間加熱部件表面實(shí)現(xiàn)部件粘合，而無(wú)需粘合劑粘合或螺栓緊固。東麗工業(yè)公司使用可熱焊接的CFRP熱固性部件組裝了一個(gè)模擬高速飛行飛機(jī)基本結(jié)構(gòu)的演示驗(yàn)證機(jī)，確定其力學(xué)性能和連接強(qiáng)度與目前機(jī)型的共固化CFRP結(jié)構(gòu)相當(dāng)。東麗工業(yè)公司表示，該技術(shù)將實(shí)現(xiàn)與鋁合金機(jī)身相當(dāng)或超過(guò)鋁合金機(jī)身的高速生產(chǎn)速度，此外還可以減少CFRP機(jī)身壽命周期內(nèi)的二氧化碳排放，并減輕重量。（來(lái)源：中國(guó)復(fù)材、科技日?qǐng)?bào)、看航空）

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