碳纖維複合材料應用於軍用貨櫃的優勢有哪些?

2020-12-05 江蘇博實碳纖維

江蘇博實科技:信息化條件下的局部戰爭,後勤物資保障具有準時、量大、距離遠、技術要求高等特點,我軍傳統的運輸保障方式已難以滿足這些要求。貨櫃運輸作為多式聯運的主要方式,具有快速、安全、經濟的突出優勢,成為現代軍事物流中關鍵運輸方式的體現。

碳纖維軍用貨櫃

隨著部隊產品在運輸過程中對外包裝的要求越來越高,傳統的木箱、金屬箱以及注塑箱體有著質量大、裝卸不方便、性能差等因素,無法滿足現有的要求。由於碳纖維複合材料的種種優勢,在軍用箱體方面也開始推展開。

 一、輕量化

碳纖維絲的密度區間為1.5~2.0g/cm^3,相對於大部分金屬材料要小很多,即便很輕的鋁也要比碳纖維高出一倍。碳纖維多使用的樹脂基體,大部分樹脂的密度比碳纖維絲還要低,所以碳纖維複合材料重量相對於金屬材料有著明顯的優勢。相比我們常見的鋼材料,碳纖維複合材料相比要輕四倍以上。

碳纖維複合材料應用於軍用貨櫃的箱體製作,能夠極大程度減少其整體質量,對於遠距離、裝卸難度大的軍事運輸,有著非常積極的作用。但重量輕僅僅是碳纖維複合材料的特點之一,塑料材質也能達到相似的重量優勢。碳纖維複合材料另一大特點是高強度高剛度,在應用領域中多作為金屬材料的升級替代材料。

 二、高強度、高剛度

碳纖維樹脂複合材料抗拉強度一般都在3500Mpa以上,是鋼的7~9倍,抗拉彈性模量為23000~43000Mpa亦高於鋼。因此CFRP的比強度即材料的強度與其密度之比可達到2000Mpa/(g/cm3)以上,而A3鋼的比強度僅為59Mpa/(g/cm3)左右,其比模量也比鋼高。

三、耐腐蝕性能好

碳纖維是一種非金屬材料,電化學活性不高,在一些酸鹼鹽中彈性模量、強度等方面的優秀性能基本上無變化。因此,作為增強材料來說,碳纖維在耐腐蝕能力有足夠的保證。

碳纖維軍用貨櫃的耐腐蝕性能有好幾種表現。比如說自然環境中,抵抗太陽、輻射稱之為耐候性,還有一些高溼度環境,像雨水浸泡,這個可以稱之為耐水性,當然還有抵抗化學介質的腐蝕。

四、電磁屏蔽性能好

碳纖維常見的體積電阻率在(0.8—1.8)×10- 3Ω.cm 之間,並且電導率會隨著熱處理溫度的升高而增大。因此,碳纖維在經過高溫石墨化處理之後,可以成為電磁波的優良反射材料。

通過對碳纖維表面進行改性可以提高碳纖維的電磁屏蔽性能,其方法主要包括表面活化、表面沉積、表面鍍金屬以及截面異形化。通過對連續碳纖維表面活化增加碳纖維樹脂基複合材料的多次反射,從而提高碳纖維複合材料的屏蔽效能。

 五、抗衝擊性能好,使用壽命長

將同尺寸的碳纖維、鋁合金、尼龍PA11和PP塑料運輸箱樣品放置於標準大氣壓力環境下,經受脈衝寬度為11ms、加速度為150m/s2的衝擊試驗,三個軸向各進行三次,按照相同高度進行跌落試驗。在經受衝擊振動實驗和跌落試驗後,碳纖維和PP塑料材質的箱體都保存完好,在常規性能檢測中都保持了原有的強度,鋁合金箱體則發生了明顯的形變,尼龍PA11材質箱體出現裂紋,強度僅有試驗前的50%左右。

碳纖維複合材料有著優秀的抗老化性能,經實驗證明,碳纖維箱體的使用壽命可達20年以上,在這段使用期限內,箱體的表面最大老化厚度小於50靘,並且箱體的機械性能不會受到任何影響。

碳纖維軍用箱

目前碳纖維複合材料應用於軍用貨櫃主要專注於其力學性能的開發,未來作戰,我軍必然要利用高效的貨櫃運輸可視性系統。從而可以解決物資重複請領、箱內貨物不清以及貨櫃位置無法判斷等問題大大提高運輸保障速度。  

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  • 碳纖維複合材料應用領域是什麼?
    碳纖維複合材料是先進複合材料中重要的增強材料,被廣泛的應用用於國防工業領域,是軍用飛機、無人機、軍用箱體、火箭、飛彈、衛星、艦船等先進裝備不可缺少的戰略性材料。在風力發電、體育休閒、交通運輸、汽車工業、能源、化工、建築等民用領域也有著廣泛的應用。
  • 碳纖維複合材料在小型無人機上的應用優勢是什麼?
    其中,樹脂基碳纖維複合材料可用於製造飛機、衛星、火箭等飛行器的部件重量輕而且強度高抗疲勞性能優良。新一代民用客機如波音787, 其結構中複合材料的佔比超過了50%,機翼蒙皮等部位大量採用碳纖維複合材料。碳纖維複合材料的使用不僅降低了飛機的重量,還增加了使用壽命。因此,在小型無人機領域,碳纖維複合材料也得到了廣泛的應用。
  • 碳纖維複合材料應用在無人機等航空航天領域
    碳纖維是含碳量在90%以上的碳素材料,與其他高性能的纖維相比具有最高的比強度和比模量,因此,力學性能十分優異。此外,碳纖維還具有密度低、耐高溫、耐腐蝕、耐摩擦、導電導熱性、電磁屏蔽性、易加工性等優良性能。因此,碳纖維被廣泛的應用於軍事及民用工業的各個領域,在航空航天所作出的卓越貢獻尤其受矚目。
  • 碳纖維複合材料在無人機等航空航天領域的應用
    在軍用戰鬥機和直升機上,碳纖維複合材料應用於飛機主結構、次結構和戰機特殊部位的特種功能部件。國外的一些輕型飛機和無人機已經實現了結構的複合材料化,主要採用的是T300和T700小絲束碳纖維增強複合材料。
  • 碳纖維複合材料在無人機上的應用優勢
    與傳統的金屬材料和複合材料相比,碳纖維複合材料具有輕質高強、抗疲勞、耐酸鹼鹽腐蝕等特點,被認為是解決無人機質量問題的最佳選擇。、監視、通信、反潛、電子幹擾等特殊任務,由於無人機在結構設計中不需要考慮人的生理承受能力,所以在選材上與載人飛機上有區別。
  • 碳纖維複合材料的大力發展,得益於哪些主要優勢?
    江蘇博實科技:碳纖維增強材料是複合材料中應用較多的一種,也是最為重要的增強體。碳纖維具有低密度、高模量、高強度、抗化學腐蝕、耐高溫、高導熱、低熱膨脹、低電阻、耐化學輻射等特性,並且還具有纖維的柔順性和可編性。碳纖維作為現在大力發展的新型複合材料,其優點有:
  • 高性能碳纖維複合材料在航空航天中的主要應用特點
    先進複合材料(Advanced Composites,ACM)是指可用於加工主承力結構和次承力結構、其剛度和強度性能相當於或超過鋁合金的複合材料。目前主要指有較高強度和模量的硼纖維、碳纖維、芳綸等增強的複合材料。
  • 應用在軍事裝備中的碳纖維複合材料
    可用於軍事裝備中的碳纖維複合材料碳纖維「外柔內剛」,不僅具有碳材料的本質特性,又兼備紡織纖維的柔軟和可加工性,是新一代高性能增強纖維。比頭髮絲還細幾倍的碳纖維與樹脂、碳、陶瓷、金屬等基體,經過特殊複合成型工藝製造,即可獲得性能優異的碳纖維複合材料,能夠廣泛應用於航空、航天、能源、交通、軍用裝備等眾多領域,是國防軍工和民用生產生活的重要材料。
  • 熱塑性碳纖維複合材料比熱固性碳纖維的優勢是什麼
    在碳纖維複合材料家族中,不同的基體選擇可以造就出性能差異巨大的製品,目前使用率最多的便是熱固型的樹脂材料,這種材料做基材能夠很好的發揮出碳纖維的優勢,但是也純在難回收、效率低、成本高等缺陷,熱塑性的碳纖維復材相對這方面來說佔有明顯的優勢。
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  • 碳纖維複合材料阻燃性能的應用意義
    碳纖維複合材料是具有輕質、高強度等特點的新一代結構材料,在汽車、航空航天、工業軌道交通等領域有著良好的應用,但由於碳纖維複合材料中最常見的環氧樹脂具有耐高溫性差、點火點低等最大缺點,因此碳纖維複合材料的應用受到限制,使得碳纖維複合材料具有阻燃性能,不僅可以提高產品的安全性,而且還可以拓寬碳纖維在未來的應用局限。
  • 航空製造的「新寵兒」:碳纖維複合材料
    從20世紀70年代開始,航空工業中複合材料的使用量正在不斷地增加。製造飛機結構的傳統材料包括鋁、鋼和鈦。複合材料的主要優點是減輕了重量,簡化了裝配。性能優勢和減輕飛機結構重量是軍用飛機複合材料發展的主要推動力。雖然商用飛機正日漸關注燃油經濟性,但是複合材料發展的主要推動力,是不斷減少生產和維護成本。
  • 碳纖維複合材料的優缺點有哪些?
    江蘇博實科技:對於大多數人而言,碳纖維複合材料還是很陌生,最多也就是知道這種材料好,但是價格挺貴,對於它的一些性能還不是很了解。其實碳纖維複合材料沒必要給它放置在「神壇」上面去「膜拜」,今天江蘇博實就帶大家來簡單了解一下它的優缺點。
  • 碳纖維複合材料的應用分析
    碳纖維複合材料還具有良好的耐酸鹼鹽腐蝕性能,這個性能使其在某些領域有著無可比擬的競爭力,尤其是在電動汽車、無人機、機器人領域。碳纖維複合材料的應用首先興起是在航空航天領域,例如太空梭機頭、機翼、艙門等部件;衛星的構架、天纖維、太陽能翼片底板、太陽能電池板,包括太空站和天地往返運輸系統上一些比較關鍵的零部件也採用的是碳纖維複合材料。
  • 使用碳纖維複合材料的無人機機身優勢分析
    碳纖維複合材料以其特有的性能,廣泛運用在國防航空領域。碳纖維質輕、強度大、剛度大、耐熱耐腐蝕,因此在無人機風靡的時候,科技研發人員也在考慮把碳纖維複合材料運用到無人機的外殼當中。可以更好地減輕質量。再加上無人機往往被用來執行空中偵察、監視、通信、反潛、電子幹擾等特殊任務,也使得碳纖維複合材料在多個方面都體現出了其應用優勢。可整體—體化成型無人機往往具有高度翼身融合的飛翼式總體氣動外形,需要在結構上採用大面積整體—體化成型技術。
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    江蘇博實科技:碳纖維複合材料蜂窩夾芯材料是由內外兩層CFRTP作為蒙皮材料、蜂窩芯材作為夾芯層而成的多層結構。碳纖維複合材料蜂窩夾芯板不僅繼承了複合材料夾芯結構的高比強度和高比剛度,因此可應用於航空、航天、兵器等領域的主承力結構材料,碳纖維材料的運用便在我國軍用裝備上全面鋪開了。