復合材料的應用

一、復合材料在建筑上的應用

       在建筑工業中發展和使用樹脂基復合材料對減輕建筑物自重，提高建筑物的使用功能，改革建筑設計，加速施工進度，降低工程造價，提高經濟效益等都十分有利，是實現建筑工業現代化的必要條件。    

1、承載結構 用作承載結構的復合材料建筑制品有：柱、桁架、梁、基礎、承重折板、屋面板、樓板等，這些復合材料構件，主要用于化學腐蝕廠房的承重結構、高層建筑及全玻璃鋼-復合材料樓房大板結構。

2、圍護結構 復合材料圍護結構制品有各種波紋板、夾層結構板，各種不同材料復合板，整體式和裝配式折板結構和殼體結構。用作殼體結構的板材，它既是圍護結構，又是承重結構。這些構件可用作工業及民用建筑的外墻板、隔墻板、防腐樓板、屋頂結構、遮陽板、天花板、薄殼結構和折板結構的組裝構件。

3、采光制品 透光建筑制品有透明波形板、半透明夾層結構板、整體式和組裝式采光罩等，主要用于工業廠房、民用建筑、農業溫室及大型公用建筑的天窗、屋頂及圍擴墻面采光等。   

4、門窗裝飾材料 屬于此類材料制品有門窗斷面復合材料拉擠型材、平板、浮雕板、復合板等，一般窗框型材用樹脂玻璃鋼。復合材料門窗防水、隔熱、耐化學腐蝕。用于工業及民用建筑，裝飾板用作墻裙、吊頂、大型浮雕等。  

5、給排水工程材料 市政建設中給水、排水及污水處理工程中已大量使用復合材料制品，如各種規格的給水玻璃鋼管、高位水箱、化糞池、防腐排污管等。   

6、衛生潔具材料 屬于此類產品的有浴盆、洗面盆、坐便盆，各種整體式、組裝式衛生間等，廣泛用于各類建筑的衛生工程和各種衛生間。

7、采暖通風材料 屬此類復合材料制品有冷卻塔、管道、板材、柵板、風機、葉片及整體成型的采暖通風制品。工程上應用的中央空調系統中的通風廚、送風管、排氣管、防腐風機罩等。   

8、高層樓房屋頂建筑 如旋轉餐廳屋蓋、異形尖頂裝飾屋蓋、樓房加高、球形屋蓋、屋頂花園、屋頂游泳池、廣告牌和廣告物等。

9、特殊建筑 大跨度飛機庫、各種尺寸的冷庫、活動房屋、崗亭、仿古建筑、移動劇院、透微波塔樓、屏蔽房、防腐車間、水工建筑、防浪堤、太陽能房、充氣建筑等。  

10、其它 復合材料在建筑中的其它用途還很多，如各種家具、馬路上的陰井蓋、公園和運動場座椅、海濱浴場活動更衣室、公園仿古涼亭等  

二、復合材料在化學工業中的應用

    以樹脂為基體的復合材料作為化學工業的耐腐蝕材料已有50余年歷史，由于樹脂基復合材料比強度高、無電化學腐蝕現象與導熱系數低、良好的保溫性能及電絕緣性能、制品內壁光滑、流體阻力小、維修方便、重量輕、吊裝運輸方便等優點，已廣泛用于石油、化肥、制鹽、制藥、造紙、海水淡化、生物工程、環境工程及金屬電鍍等工業中。  

1、在環境保護領域中的應用  

     玻璃鋼在給排水管道工程中已得到了廣泛的應用，最近幾年，越來越多的廢水處理系統的管道用玻璃鋼制造，一個基本原因就是廢水的耐蝕介質的種類和腐蝕性能都在不斷增加，這就要求使用耐蝕性能更好的材料，而而腐蝕玻璃鋼是滿足這種需求的最好材料。復合材料在環境保護方面應用包括一般工業廢氣處理、油水處理、含毒物質污水處理、垃圾焚化處理及城市廢水脫臭處理等

 2、在高純水和食品領域中的應用  

      這是樹脂基復合材料應用的一個新領域。樹脂基復合材料優良的耐蝕性能意味著這種材料具有活潑、不污染的特性，理所當然地成為高度清潔物品如貯存高純水、藥品、酒、牛奶之類的可選用材料。

 3、在氯堿工業中的應用  

      氯堿工業是玻璃鋼作耐腐材料的最早應用領域之一，目前玻璃鋼已成為氯堿工業主要材料。玻璃鋼已用于各種管道系統、氣體鼓風機、熱交換器外殼、鹽水箱以至于泵、池、地坪、墻板、格柵、把手、欄桿等建筑結構上。同時，玻璃鋼也開始進入化工行業的各個領域。  

4、在造紙工業中的應用

     造紙工業以木材為原料，制紙過程中需要酸、鹽、漂白劑等，對金屬有極強的腐蝕作用，唯有玻璃鋼材料能抵抗這類惡劣環境，玻璃鋼材料已在一些國家的紙漿生產中顯現其優異的耐蝕性。  

5、在金屬表面處理工業中的應用

   金屬表面處理廠所使用的酸，大多為鹽酸，基本上用玻璃鋼是沒有問題的

6、火力發電      

   火力發電以燃燒及燃油為主，發電廠中一般管道或廢水處理設施均可用玻璃鋼制品，而排煙脫硫裝置則為防蝕之重點。

7、海水淡化     

   海水淡化分為傳統蒸餾及反滲透膜法，由于海水十分容易侵蝕鐵質材料，故淡化廠內大部分的管道及容器均使用玻璃鋼制品。

8、溫泉上的應用      

   溫泉的用途有發電及洗浴，從溫泉的抽取到輸送，均已大量使用玻璃鋼管。

9、在醫藥工業上應用      

   藥品種類繁多，每種原料有所不同，但玻璃鋼用于醫藥工業受到青睞

10、運輸用途      

玻璃鋼在槽車上的使用，已證實比橡膠內襯實用，例如在鹽酸的運輸上，橡膠內襯已證實會因沉淀物而穿孔，而沉淀物確為鹽酸的基本問題，除非為100℃的純鹽酸。從眾多實例中，已證實乙烯基樹脂來制槽體或作內襯為一正確的選擇。此乃因乙烯基樹脂除具備優良耐化學特性外，更提供良好的機械特性及耐疲勞性，以適應道路運輸受力構件力學性能的要求。  三、復合材料在交通運輸與能源工業中的應用  

1、基礎設施中的公路安全設施、道路、橋梁及站場等；  

2、汽車制造工業中的各種汽車配件，如車身外殼、傳動軸、制動件及車內座椅、地板等；  

3、摩托車和自行車制造工業中的車身構件、車輪等；  

4、鐵路工業中的牽引機車，各種車輛（客車、貨車、冷藏車、貯罐車等）

5、鐵路通訊設施；

6、橋梁及道路建設及修補；

7、各種制動件；

8、水上交通中的各種中小船身殼體；

9、大小船上舾裝件；

10、港口及航道設施；

11、飛機制造工業中的各種復合材料制件槳葉、機翼、內部設施等；

12、圍繞航空運輸工業中的機場建設等。

四、復合材料在能源工業方面的應用

1、火力發電工業方面的通風系統，排煤灰渣管道，循環水冷卻系統，屋頂軸流風機、電纜保護設施、電絕緣制品等；

2、水力發電工業中的電站建設，大壩和隧道中防沖、耐磨、防凍、耐腐蝕過水面的保護；閥門；發電和輸電中的各種電絕緣制品等；

3、在新能源方面，樹脂基復合材料風力發電機葉片、電桿及電絕緣制品等。

五、復合材料在機械電器工業中的應用      

樹脂基復合材料具有比強度高、比模量高、抗疲勞斷裂性能好、可設計性強、結構尺寸穩定性好、耐磨、耐腐蝕、減震、降噪及絕緣性好等一系列優點，集結構承載和多功能于一身，可以在機械電器工業獲得極其廣泛的應用。     

機械設備如風機、泵、閥門、制冷機械、空壓機、起重機械、運輸機械、工程機械、汽車、農用發動機、拖拉機、各類內燃機、農機具、牧畜機械、農業排灌機械、農副產品加工機械、收獲和場上作業機械、機床、鑄造設備、印刷機械、橡膠和塑料加工機械、石油鉆估機械、礦山采機械、礦山機械、電影機械及食品機械等等，其中有很多設備的零部件既要求有一定強度和剛度以承載，又要求有耐磨、耐腐蝕、能減震和降噪等功能的零部件，傳統上它們是由金屬材料制造的，現在都可以采用樹脂基復合材料來制造，以獲得更高的效益/成本比率。電氣行業曾是復合材料應用最早的部門，也是用量最大的部門之一。樹脂基復合材料是優良的絕緣材料，用它制造儀器儀表、電機及各種電器中的附件，有僅可以減輕自重和提高其可靠性，耐用珂以延長其使用壽命

六、復合材料在電子工業中的應用      

電子工業是近20年來迅速發展的高技術產業，電子功能材料是電子元器件和電子裝備的基礎和支撐，廣泛應用在電子行業的各個領域。隨著電子元器件制造技術的飛躍進步，電子產品正向小型輕量薄型化、高性能化、多功能化的方向發展，進而推動電子材料的不斷進步。復合材料具有許多優異性能，如比強度高、比剛度大、抗疲勞性好、耐腐蝕、尺寸穩定、密度低以及獨特的材料可設計性等。因此，自問世以來發展迅速，已廣泛應用在電子工業上，用作結構件及結構功能件，賦予產品以輕質、高強度、高剛度、高尺寸精度等特性，提高了產品的技術指標，更好地適應了現代高科技的發展要求。雖然復合材料用作電子功能材料的應用研究起步較晚，但已成為電子產品不可缺少的關鍵材料，體現出其在電子裝備中的優異性能和廣闊前景。    

用復合材料制作的電子功能材料種類很多，最具代表性的是印刷線路板基板材料。作為連接和支撐電子器件的印刷線路板，它應用在眾多的電子產品中，是必不可少的部件。復合材料在電子工業中的另一大類應用是制作各種天饋線，包括反射面和天線罩，還有饋源、波導等高頻部件，賦予諸多電子設備，特別是通訊收發設備、雷達等產品更市制技術戰術指標。同時，利用有些復合材料的吸波性能，還可制成屏蔽材料和隱身材料。

七、復合材料在醫療、體育、娛樂方面的應用     

在生物復合材料中，復合材料可用于制造人工心臟、人工肺及人工血管等，用人造復合材料器官挽救生命的設想將成為現實。復合材料牙齒，復合材料骨骼及用于創傷外科的復合材料呼吸器、支架、假肢、人工肌肉、人工皮膚等均有成功事例。     

在醫療設備方面，主要有復合材料診斷裝置，復合材料測量器材及復合材料拐杖、輪椅、搬運車和擔架等   復合材料體育用品種類很多。有水上體育用品、如復合材料皮艇、賽艇、滑艇、帆船、帆板、沖浪板等；球類運動器材有網球拍、羽毛球拍及壘球棒、籃球架的籃板等；冰雪運動中有復合材料滑雪板、滑雪杖、雪撬、冰球棒等；跳高運動用的撐桿、射箭運動的弓和箭等也都選用復合材料代替傳統的竹、木及金屬材料。實踐證明，很多體育用品改用復合材料制造后，大大地改善了其使用性能，使運動員創造出好成績。      

在娛樂設施中，復合材料已大量用于游樂車、游樂船、水上滑梯、速滑車、碰碰車、兒童滑梯等產品，這些產品充分發揮了玻璃鋼重量輕、強度高、耐水、耐磨、耐撞、色澤鮮艷、產品美觀及制造方便等特點。上前國內各大公園及各游樂場的娛樂設施，都已基本上用玻璃鋼代替了傳統材料。    

復合材料釣魚竿是娛樂器材中的大宗產品，它主要分為玻璃鋼釣魚竿和碳纖維復合材料釣魚竿兩類。其最大特點是強度高、重量強、可收縮、攜帶方便、造型美觀等。     

在樂器制造方面，高性能復合材料得到推廣應用，這是因為碳纖維-環氧復合材料的比模量高、彎曲剛度大、耐疲勞性好和不受環境溫濕度影響等特點所致。用復合材料制造的揚聲器、小提琴和電吉它，其音響效果均優于傳統木質紙盒和云杉木產品質量。復合材料在樂器方面的用量占總產量的比例不大，但它在提高樂器質量方面，仍不失為一種有發展前途的方向。

八、復合材料在國防、軍工及航空航天領域中的應用      

復合材料以其典型的輕量特性、卓越的比強度、比模量、獨特的耐燒蝕和隱蔽性、材料性能的可設計性、制備的靈活性和易加工性等受到軍方青睞，在實現武器系統輕量化、快速反應能力、高威力、大射程、精確打擊、高自下而上力方面起著巨大作用。      

復合材料的進步為武器系統選材和產品設計奠定了堅實的基礎，在兵器裝備上獲得了廣泛應用，其應用技術取得了重大的突破，應用水平有了顯著的提高。美國陸軍已研究證實了水陸兩用車復合材料艙門和炮塔可減重15.5%。美國陸軍的M113A3裝甲人員輸送車已采用S2玻纖增強酚醛樹脂復合材料制造車體，取代了早期的Kevlar纖維復合材料，提高了防火和煙霧特性，降低了成本。美國還考究了MIAI主戰坦克上各部件復合材料化的可行性，優選出22個部件采用復合材料制造，可減重1440kg，降低成本1835美元。      

國外在導彈和火箭方面已完成了復合材料化、輕量化和小型化，并且正向新的、更高的水平前進，包括經濟承受能力方面的低成本化。如前蘇聯的"賽格"反坦克導彈從外觀上看實現了塑料化。它的主要復合材料結構件有：風帽、殼體、尾翼座、尾翼等。使用的材料為玻纖增強酚醛塑料，復合材料構件占總體零件數的75%。美國的"陶式"反坦克導彈，法國的"霍特"反坦克導彈，"阿皮拉斯"反坦克火箭彈的發射筒，發動機殼體分別用玻纖增強環氧樹脂和芳綸纖維增強環氧樹脂制造。     

隨著我國復合材料技術和應用技術水平的提高，復合材料在兵器上的應用范圍越來越大。如芳綸纖維增強復合材料已用于主戰坦克的首上裝甲和炮塔復合裝甲；玻璃纖維增強復合材料用于反坦克導彈的戰斗部殼體、尾翼座、發動機殼體以及火箭彈的噴管等。90年代復合材料在兵器上應用進入了一個新時代，高強度玻纖增強樹脂復合材料用于多管遠程火箭彈和空空導彈的結構材料和燒蝕-隔熱材料，使金屬噴管達到了塑料化，燒蝕-隔熱-結構多功能化，實現了噴管收斂段、擴張段和尾翼架多部件一體化，大大減輕武器的重量，提高了戰術性能，簡化了工藝，降低了成本。

復合材料，特別是碳纖維復合材料等在航空航天器結構上已得到廣泛的應用，現已成為航空航天領域使用的四大結構材料之一。和合材料在航空航天上除主要作為結構材料處，在許多情況下還可滯各種功能性要求，如透波、隱身等。復合材料在航空航天領域中主要應用是在：飛機、直升飛機種結構部件；地面雷達罩、機載雷達罩、艦載雷達罩以及車載雷達罩等；人造衛星、太空站和天地往返運輸系統等方面。  

九、復合材料在農、林、牧、漁及食品業中的應用       復

合材料在農、林、牧、漁及食品業中的應用涉及到如下問題：農作物、植物、花卉及魚類保護，改進種植和養殖技術，創造優良的生長環境，生產優質產品；農業和漁業產品包裝、防腐及貯運；農業、漁業建筑、設備及器具；食品業生產、貯運設備、飲食用具。      

   復合材料設備、器具及建筑在食品業和漁業中已使用多年，應用最多的產品有：魚類育苗池、輸水管、越冬溫室、秧盤、除草機、冷凍室、糧倉、漁船、農用車輛、鮮魚運輸箱等。復合材料在農業和漁業方面應用的主要優點是：強度高、質量輕、使用方便；防腐、耐水、使用壽命長；綜合性能高，節省能源、成本低等。     

    在食品工業中，復合材料主要用作新鮮食品的冷藏、冷凍、釀造池罐、貯水設備、魚艙、牛奶貯運罐、廚房設施、飲食餐具等。在飲食業中使用復合材料的主要優點是：強度高、質量輕、不易損壞、使用方便；在釀造業中應用，主要優點是防腐、耐水、使用壽命長；在飲食餐具、廚房設施中應用，主要優點為無毒、表面光潔、易清洗、易消毒等。