摘要：根據(jù)市場(chǎng)研究的最新報(bào)告，到2021年，功能復(fù)合材料市場(chǎng)預(yù)計(jì)將從2016年286.2億美元增長(zhǎng)到433.5億美元。

由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料，通過(guò)物理或化學(xué)的方法，在宏觀（微觀）上組成具有新性能的復(fù)合材料在性能上互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，使其的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿(mǎn)足各種不同的要求。鑒于復(fù)合材料具有多種功能性和優(yōu)異的結(jié)構(gòu)性能，使得它們的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣。下面就一起盤(pán)點(diǎn)下近期在復(fù)合材料領(lǐng)域有哪些值得關(guān)注的最新創(chuàng)新和應(yīng)用吧！

　　1、碳纖維復(fù)合材料一體式智能自行車(chē)

據(jù)報(bào)道，眾籌平臺(tái)kickstarter最近上線(xiàn)了一款沒(méi)有花鼓和輻條的智能自行車(chē)，據(jù)說(shuō)它是世界上第一臺(tái)真正意義上的一體式設(shè)計(jì)自行車(chē)。它的框架使用的是超輕碳纖維復(fù)合材料，整車(chē)僅重25.35磅。

外觀上看，該智能自行車(chē)乍一看頗有點(diǎn)像《創(chuàng)：光速戰(zhàn)記》里面的Light?Cycle光輪，它有個(gè)十分高端上檔次的名字——Cyclotron(回旋加速器)。而據(jù)悉這款自行車(chē)裝備了自充電電池、無(wú)輪轂車(chē)輪、非充氣輪胎、自動(dòng)光傳感器等等，更重要的是，它的框架使用的是超輕碳纖維復(fù)合材料，整車(chē)僅重25.35磅(整車(chē)不含腳踏的重量在11.5kg左右)。車(chē)身搭載兩個(gè)無(wú)輻條空心輪胎，外圍是一圈由固體聚合物制成的輪圈，帶有強(qiáng)烈的未來(lái)氣息?？雌饋?lái)非常酷炫。

據(jù)該公司在眾籌頁(yè)面介紹，為了達(dá)到超輕復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，他們?cè)谥醒氤p核結(jié)構(gòu)外包裹兩層碳纖維，如此可以使用更少的碳纖維和樹(shù)脂，同時(shí)也不降低穩(wěn)定性。

　　2、采用石墨烯復(fù)合材料制成的跑車(chē)

在第七屆“歐洲科學(xué)開(kāi)放論壇”舉辦期間，一款由英國(guó)制造商BAC公司推出的單座跑車(chē)原型BAC?Mono在英國(guó)國(guó)家石墨烯研究院（NGI）展廳展出。據(jù)NGI商業(yè)總監(jiān)詹姆斯?貝克介紹，該車(chē)的前后面板和艙口采用石墨烯復(fù)合材料制成，從而使得跑車(chē)整體更輕、更堅(jiān)固。

石墨烯作為一種二維新型碳材料，自發(fā)現(xiàn)以來(lái)由于其優(yōu)異的特性受到各界的廣泛關(guān)注，尤其在儲(chǔ)能材料、催化劑載體、傳感、電極材料、阻燃材料、復(fù)合材料等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。而目前對(duì)于石墨烯的復(fù)合方法主要有以下3?種：①對(duì)石墨烯進(jìn)行表面修飾或元素?fù)诫s；②在石墨烯上負(fù)載金屬或金屬氧化物等無(wú)機(jī)納米顆粒；③石墨烯與高聚物復(fù)合。

石墨烯材料的強(qiáng)度是鋼的100倍，具有較高的強(qiáng)度和硬度，但其密度較低，質(zhì)量較輕，是理想的汽車(chē)輕量化材料。將石墨烯作為增強(qiáng)相開(kāi)發(fā)的輕質(zhì)復(fù)合材料可用作汽車(chē)車(chē)身材料。BAC公司推出的這輛單座跑車(chē)原型BAC?Mono采用石墨烯復(fù)合材料制成前后面板和艙口正是利用了石墨烯材料的這一優(yōu)良特性，在大大減輕車(chē)身重量的同時(shí)，也讓跑車(chē)整體更加堅(jiān)固，據(jù)悉該跑車(chē)已通過(guò)道路測(cè)試。

　　3、碳納米管“針”縫出高性能復(fù)合材料

據(jù)報(bào)道，麻省理工學(xué)院航天工程師于近日設(shè)計(jì)了碳納米管“針”，它可以“穿針引線(xiàn)”使復(fù)合材料層間實(shí)現(xiàn)良好結(jié)合，從而有助于制造出質(zhì)量更輕、抗損傷性能更強(qiáng)的航天飛機(jī)。

在此之前，空客和波音公司最新的載人航天飛機(jī)機(jī)身主要是由先進(jìn)的復(fù)合材料構(gòu)成的，譬如用質(zhì)量極輕且使用性能優(yōu)異的碳纖維增強(qiáng)塑料代替飛機(jī)的鋁基材料，可以使其重量減輕約20%。復(fù)合材料在飛機(jī)上的主要應(yīng)用優(yōu)勢(shì)就在于通過(guò)減輕重量以節(jié)省燃油消耗。然而，復(fù)合材料抗損傷性能較差，其多層結(jié)構(gòu)讓它在較小沖擊下就很容易發(fā)生斷裂，成為此應(yīng)用的一大痛點(diǎn)。

最新報(bào)道的碳納米管“針”是使用碳納米管將每一層復(fù)合材料“栓”在一起。碳納米管中的薄卷狀碳原子雖然“身形”微小，但是強(qiáng)度極高。研究人員在類(lèi)膠狀聚合物基體中嵌入碳納米管“森林”，然后“壓緊”碳纖維復(fù)合材料層間的聚合物基體。納米管就像是細(xì)小的豎直排列的“針”，充當(dāng)多層結(jié)構(gòu)的支架，在層間部位進(jìn)行“縫合”。?測(cè)試結(jié)果表明，與現(xiàn)有復(fù)合材料相比，經(jīng)碳納米管“縫合”的復(fù)合材料強(qiáng)度可提升30%，在斷裂前能承受更大的作用力。

　　4、直升機(jī)復(fù)合材料旋翼螺旋槳葉片

直升機(jī)旋翼螺旋槳葉片常用金屬材料制作，但葉片在中東沙塵環(huán)境中因容易磨損而影響升力。為解決這一難題，俄羅斯正用玻璃纖維和非金屬?gòu)?fù)合材料改造旋翼葉片。

俄羅斯直升機(jī)公司的研發(fā)人員采用了兩種新材料來(lái)提高旋翼性能。與翼梁后部銜接的是厚度越來(lái)越小的葉片后段。為了盡量減輕這一組件的重量，俄羅斯直升機(jī)公司的專(zhuān)家用一種涂有膠液的復(fù)合材料完全取代了該組件的傳統(tǒng)金屬材料。據(jù)這家公司的講解視頻顯示，當(dāng)旋翼平放時(shí)，其葉片后段的內(nèi)部結(jié)構(gòu)就像無(wú)數(shù)個(gè)上下開(kāi)口的六邊形蜂窩孔洞。采用非金屬?gòu)?fù)合材料后，這種蜂窩結(jié)構(gòu)更有助于減少?葉片后段的重量，從而使直升機(jī)飛得更高。

　　5、復(fù)合材料瘦身航天散熱器

俄羅斯聯(lián)邦“羅馬申”國(guó)家科學(xué)中心近日宣布研制出一種新材料，可以減輕運(yùn)載火箭的負(fù)擔(dān)，還有助延長(zhǎng)衛(wèi)星在軌壽命。據(jù)悉，“羅馬申”國(guó)家科學(xué)中心專(zhuān)家研制出這種新型碳纖維復(fù)合材料，具有更高的導(dǎo)熱性且重量更輕，可以替代人造衛(wèi)星散熱器中的鋁合金材料。測(cè)試結(jié)果顯示，用這種新材料制作的衛(wèi)星散熱器，不但可確保衛(wèi)星攜帶的各種設(shè)備處于穩(wěn)定的正常溫度范圍內(nèi)，而且能使散熱器的總重量削減25％。

據(jù)悉航天器的重量每減少1公斤，就能使發(fā)射它的運(yùn)載火箭的重量減少500公斤。另?yè)?jù)“羅馬申”國(guó)家科學(xué)中心的專(zhuān)家介紹，人造衛(wèi)星的散熱器減重25%后，可顯著提高衛(wèi)星上的燃料儲(chǔ)備，延長(zhǎng)衛(wèi)星在軌工作壽命，同時(shí)還能讓衛(wèi)星攜帶更多探測(cè)裝備，有助完成更多的考察任務(wù)。羅馬申”科學(xué)中心用新材料制作的4臺(tái)散熱器已通過(guò)了驗(yàn)收測(cè)試，并將安裝在?“拉沃奇金”科學(xué)生產(chǎn)公司正在研制的“北極”號(hào)氣象衛(wèi)星上。該衛(wèi)星計(jì)劃于2017年升空入軌。

來(lái)源：DT-高分子在線(xiàn)

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