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海洋中应用的碳纤维复合材料技术
碳纤维复合材料是由碳纤维与树脂、金属、陶瓷等基体复合制成的纤维增强材料,因其具有重量轻,强度高,耐高低温等优良特点,近年来广泛应用于航空航天、体育休闲、高铁汽车、土木建筑等领域。碳纤维复合材料在质轻高强的同时,还具有优良的耐疲劳性、耐腐蚀性以及比强度高导致的优良施工性能等,使得它在对于材料性能有着特殊要求的海洋领域的应用前景同样不可小觑。近年来,北京化工大学碳纤维复合材料在船舶制造、海上能源开发、海洋工程修复等领域不断探索新技术。 在船舶上的应用 相比于传统的造船材料,碳纤维复合材料具有天然的优势。首先,碳纤维复合材料具有良好的机械性能。用其制造船体,具有质轻低油耗的特性,而且建造工艺相对简单、周期短、成型方便,因此施工和维护费用远低于钢制船舶。同时由于碳纤维与树脂基体的界面能有效的阻止裂纹扩展,故材料具有良好的耐疲劳性能;此外,由于碳纤维表面的化学惰性,船体具有水生物难以附生,耐腐蚀的特性,这也是船舶建造选材非常重要的因素之一。 碳纤维复合材料具有良好的声、磁、电性能:透波、透声性好,无磁性,因此可以用于提高军舰的隐身性能。在舰船的上层建筑中使用复合材料不仅可以减轻船体的重量,而且通过在夹层中嵌入有滤波功能的频率选择层,就可以在预定的频率下发射和接受电磁波,从而屏蔽敌方的雷达电磁波。各种天线和有关设备都统一组合装备在该结构内,不易被腐蚀,更有利于设备的保养。研制出类似的封闭综合传感器桅杆,这种桅杆是由纳米技术制造的玻璃纤维与碳纤维复合后作为增强体而制成。它可以让各种雷达波束和通信信号相互之间不受干扰地通过,并且损耗极低。碳纤维复合材料还可应用在舰船的其他方面。例如,在推进系统上可用作螺旋桨[和推进轴系,减轻船体的振动效应和噪声,多用于侦察舰和快速巡航舰。在机械和装备上可用作方向舵,某些特殊的机械装置和管道系统等。此外,高强度的碳纤维绳索在海军军舰的缆绳和其他军用物品上也有较为广泛的应用。 民用游艇大型游艇一般为私人所有,价格昂贵,要求质量轻,强度高,耐用性好。碳纤维复合材料可以应用于游艇的仪器表盘和天线,方向舵以及甲板、船舱、船舱壁等增强结构中。传统的复合材料游艇主要由玻璃钢制成,但是由于刚度不足,满足刚度设计要求后往往船体过重,而且玻璃纤维是致癌物质,国外逐步禁用。如今的复合材料游艇中碳纤维复合材料的使用比例大大增加,有的甚至全部采用碳纤维复合材料。例如超级游艇“巴拿马”号双桅船,船身和甲板采用了以碳纤维/环氧树脂为蒙皮。乙烯酯树脂夹层复合材料,pvc泡沫和碳纤维复合材料,桅杆吊杆均是定制的碳纤维复合材料,只有部分的船身使用了玻璃钢。空载重量仅有45t。速度快,油耗低,性能卓越。 在海洋能源开发上的应用 海底油气田近年来,碳纤维复合材料在海洋油气开发领域的应用越来越广泛。海洋环境下的腐蚀,高压,水底暗流流动带来的强剪切作用对材料的耐腐蚀性,强度和疲劳性能提出了严格的要求。碳纤维复合材料在海洋油田开发中有着明显的质轻、耐久、抗蚀方面的优势:一个1500m水深的钻井平台,其钢制系缆的质量就达6500t左右,而碳纤维复合材料密度是普通钢材的1/4,若使用碳纤维复合材料取代部分钢材将显著减少钻井平台的载重负荷,节省平台的建造成本;抽油杆的往复运动,由于管外海水压力与管内压力不平衡极易引发材料的疲劳断裂,而用碳纤维复合材料即可解决这一问题;由于海水环境耐腐蚀,其在海水中使用寿命比钢材要长,且使用深度更深。碳纤维复合材料可以用作油田钻井平台中的生产井管、抽油杆、储藏槽、海底输油管、甲板等部件。制造工艺分为拉挤成型工艺和湿法缠绕工艺。拉挤成型法一般用在普通管材和连接管上。缠绕法一般用作储槽和压力容器的表面,也可用在各向异性的柔性管道之中,其中碳纤维复合材料以特定的角度缠绕排列在铠装层之中。碳纤维复合材料的连续抽油杆是一种类似胶片的带状结构,柔韧性很好。使用碳纤维抽油杆能明显提高出油量,减少电机的载荷,相比之下更节能。而且碳纤维复合材料抽油杆比钢制抽油杆更耐疲劳,抗腐蚀性能更好,更适合应用在海底油田的开发中。 海上风电资源丰富,是未来发展的重要领域,也是风电技术最先进、要求最高的领域。我国海岸线约1800km,岛屿6000多个,东南沿海及岛屿地区风力资源丰富且易于开发。近年来大力促进海上风电能源的开发已经得到了有关部门的支持。风力发电叶片90%以上重量由复合材料组成。海上风力大,发电功率大,势必要求更大的叶片和更优良的比强度和耐久度。显然,碳纤维复合材料能够满足开发大型化、轻量化、高性能、低成本的发电叶片的要求,和玻璃纤维复合材料相比更适合应用于海洋领域。碳纤维复合材料在海洋风力发电中具有显著的优势。碳纤维复合材料叶片质量低,刚度大,模量是玻璃纤维制品的3~8倍;海洋环境下湿度大,气候多变,且风机24h工作。叶片耐疲劳性较好,能较好的抵御恶劣的天气;改善了叶片的空气动力学性能,减少对塔和轮轴的负载,从而使风机的输出功率更平滑更均衡,提高能量效率;利用碳纤维的导电性能,通过特殊的结构设计,可有效地避免雷击对叶片造成的损伤;降低风力机叶片的制造和运输成本;具有振动阻尼特性等。 碳纤维复合材料用于海洋工程建筑,主要利用其轻质高强耐腐的特性,以筋索材及结构件的形式,替代传统钢筋建材,解决海水侵蚀钢筋、运输路途遥远运输成本高的问题。已应用于海上岛礁建筑、码头、浮动平台、灯塔塔架等。
北京化工大学 2021-02-01
一种可调的自动对中宽板夹具
本发明公开了一种可调的自动对中宽板夹具,包括夹具体,所述夹具体的凹槽内固定有转盘,所述的转盘中央设有导轨,所述的导轨关于转盘的中心呈对称分布,导轨上设有对称分布的第一滑块与第二滑块,所述的第一滑块与第二滑块分别与第一夹板及第二夹板固定连接,所述第一夹板与第二夹板的端面均设有若干用于固定试验件的螺纹孔。本发明的夹具制造成本低、结构紧凑、操作便捷,对厚度在一定范围内的宽板可自动适应,并且定位夹紧后,该宽板即为自动对中夹持,对以宽板为研究对象且需要夹持的测试或试验而言,提高了试验精度和效率。
东南大学 2021-04-11
TX系列电动窗中控门锁示教板
一、功能: 1、应用原厂配件,按照原车位置布置。并配有相应的电路图。直观明了,方便教学。 2、前门控制开关,实现车门玻璃升降功能。 3、后门开关控制系统,便对玻璃升降器结构和认识,可以直观的判断故障,让学生充分理玻璃解升降系统的工作原理。 4、中控锁系统,主控电磁阀装在车门内,控制4扇车门中控系统。 二、操作: 1、接通220V外接电源。(用3孔插头) 2、打开点火开关,即可工作。 三、注意事项: 1、车门工作时严禁用手触摸玻璃,防止夹手。 2、工作停止后应拔掉电源插头。 四、规格: 1、电源:交流220V、50Hz。 2、工作电源:直流12V。 3、外形尺寸:1000×500×1500mm
芜湖中方科教设备有限公司 2021-08-23
轻质高强全焊结构泡沫铝合金夹复合芯板
结构材料轻量化是目前国民经济、国家重大需求的重大挑战,材料结构功能一体是新材料的重要发展方向。 轻质高强泡沫铝合金复合夹芯板以超轻质的泡沫铝合金为芯层,与铝合金面板实现冶金结合,具有比重小,高刚度,高阻尼减振,高能量吸收的特点,同时实现与阻燃、电磁屏蔽功能兼容性,在先进交通、航空航天领域具有广泛的应用前景。通过可调控的芯层泡沫铝合金孔结构,复合夹芯板的实现了同等质量钢板6倍的高刚度,同时比重仅与水接近,该成果已经应用于我国重要装备制造。
北京科技大学 2025-05-21
废电子线路板中金属湿法电解回收
废弃的印刷电路板含有大量的重金属和其它有害、有毒成分,如多氯联苯、溴化阻燃剂和重金属等。若随意丢弃或进行不合理的回收利用,其中的有害成分将对我们的生存环境和人体健康构成严重的危害。尽管电子垃圾处理不当会对环境造成不可估量的破坏,但是电子垃圾又是一种特殊的垃圾,它里面含有大量可回收的有色金属、黑色金属、塑料、玻璃以及一些仍有使用价值的零部件等,其回收利用具有广阔前景。如果处理得当,电子垃圾可成为与天然资源同等重要的城市“矿山”。 由于贵金属具有稀有、难提炼和高价值的特性,若从电子垃圾中提取回收这些贵金属,不仅可以节省有限的自然矿产资源,还能获取可观的经济效益。国家严禁采用高温焚烧法回收金属,推荐采用湿法回收。
华东理工大学 2021-04-13
航空及汽车用纤维-金属层板、夹层复合材料关键制造技术
依托南京工程学院江苏省先进结构材料与应用技术重点实验室, 面向轨道交通、汽车、建筑及航空等工业领域对层状复合材料及夹层 结构的技术需求,长期开展纤维-金属混杂层板(管)、蜂窝及中空复 合材料夹层结构的轻量化设计、真空导流及热压罐等各种复合工艺、 加工、连接、综合性能评价及预测关键技术研究,其应用领域包括高 速列车车体、汽车内外饰结构、飞机蒙皮、拆装式营房等。在该领域 出版专著1部,起草国家标准3项,授权发明专利10余项,与中国中 车、中航工业、中材科技、福特汽车等多家单位建立了较为紧密的合 作关系。
南京工程学院 2021-01-12
胶原纤维固化单宁对水体中铀的吸附回收
成果描述:利用胶原纤维与单宁的反应特性,通过“共价交联技术”将单宁固化在胶原纤维上,得到胶原纤维固化材料。该项技术已获得国家发明专利,专利号:ZL021341745。 该吸附材料与一般的吸附材料不同,它为颗粒纤维状,吸附是在材料的表面进行的。因此,吸附和解吸速度很快。该吸附材料的吸附能力是普通吸附剂(如活性炭)的5-10倍,价格只略高于活性炭。 胶原纤维固化单宁对水体中的铀离子具有较强的吸附能力,其吸附容量达到120-200mg/g。特别是吸附后很容易解吸,解吸液中铀离子的浓度至少是原液的20倍以上。不仅如此,该吸附材料还可从模拟海水中提取铀,具有对铀的高选择性吸附能力,这是其它吸附材料无法比拟的。该吸附材料适合于固定床(吸附柱)操作。即将吸附材料放入吸附柱中,原料液自上而下流过吸附柱即可,由于吸附材料是颗粒纤维状,因此床层的阻力很小。当吸附达饱和后,通过解吸将吸附的铀回收,而吸附柱又可以再使用。每个吸附柱至少可重复使用20次,其吸附性能基本不变。中试应用试验表明,将该吸附材料用于含铀萃余废水的处理时,废水可达标排放,而回收的铀可重新用于核燃料生产中。市场前景分析:用于铀加工过程废水中铀的回收,稀土的分离和回收,有用金属的回收。与同类成果相比的优势分析:对铀的吸附容量达到120-200mg/g,至少可重复使用20次。能高效回收废水中的铀,废水达标排放,吸附剂可多次重复使用。使用安全,废弃吸附剂可完全焚烧处理。国际先进。
四川大学 2021-04-10
胶原纤维固化单宁对水体中铀的吸附回收
利用胶原纤维与单宁的反应特性,通过“共价交联技术”将单宁固化在胶原纤维上,得到胶原纤维固化材料。该项技术已获得国家发明专利,专利号:ZL021341745。 该吸附材料与一般的吸附材料不同,它为颗粒纤维状,吸附是在材料的表面进行的。因此,吸附和解吸速度很快。该吸附材料的吸附能力是普通吸附剂(如活性炭)的5-10倍,价格只略高于活性炭。 胶原纤维固化单宁对水体中的铀离子具有较强的吸附能力,其吸附容量达到120-200mg/g。特别是吸附后很容易解吸,解吸液中铀离子的浓度至少是原液的20倍以上。不仅如此,该吸附材料还可从模拟海水中提取铀,具有对铀的高选择性吸附能力,这是其它吸附材料无法比拟的。该吸附材料适合于固定床(吸附柱)操作。即将吸附材料放入吸附柱中,原料液自上而下流过吸附柱即可,由于吸附材料是颗粒纤维状,因此床层的阻力很小。当吸附达饱和后,通过解吸将吸附的铀回收,而吸附柱又可以再使用。每个吸附柱至少可重复使用20次,其吸附性能基本不变。中试应用试验表明,将该吸附材料用于含铀萃余废水的处理时,废水可达标排放,而回收的铀可重新用于核燃料生产中。
四川大学 2015-12-21
16001密度计
宁波华茂文教股份有限公司 2021-08-23
16002密度计
宁波华茂文教股份有限公司 2021-08-23
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