船用碳纤维复合材料的发展趋势变化
2020-03-11
早期碳纤维复合材料都是应用在小型巡逻艇和登陆舰上。相对差的制造质量和船体刚度限制了船舶的长度不能超过15m，排水量不超过20t。近年来，随着复合材料设计、制备成本的降低，以及力学性能提高，复合材料开始在大型舰船，如猎雷艇和轻型护卫舰上得到应用。随着技术的发展，船舶的长度呈稳定的增加趋势，现在已有80—90m的全复合材料海军舰船。
美国是复合材料科学技术发展最先进，复合材料应用最广、用量最大的国家，在船舶复合材料的应用方面，其规模和技术都走在世界前列。美国海军于1946年采用聚酯玻璃钢建成了交通艇，是世界上第一艘复合材料舰船，随后又制造了玻璃钢登陆艇、工作船等。
进入21世纪后，美国进一步加强了复合材料在船舶建造的应用，采用新型高强碳纤维/乙烯基树脂的夹心层结构，取代传统玻璃纤维等低强度纤维，建成的新型船舶稳定性高、航速快，并具有隐身、反潜、反水雷能力。欧洲复合材料船舶工业也十分发达。
20世纪60年代中期，英国采用玻璃钢先后制造了450t的大型扫雷艇和625t的猎雷艇，1973年采用复合材料建造了全玻璃钢反水雷艇，其成功应用推动了复合材料的迅速发展，20世纪90年代，英国成功应用碳-玻混杂纤维建造了摩托艇、巡逻艇等，随着技术的发展，近年来还成功应用回收塑料瓶再加工材料建造舰船，不仅降低了成本，还符合材料生物降解以及循环利用的发展方向。20世纪90年代瑞典成功研制了世界上第一艘复合材料隐形试验艇，并逐步发展形成了以高性能碳纤维和夹芯结构为特点的建造方式，开发建造了集先进复合材料技术和隐身技术于一体的系列轻型驱逐舰，已成功下水服役。
20世纪90年代瑞典成功研制了世界上第一艘复合材料隐形试验艇，并逐步发展形成了以高性能碳纤维和夹芯结构为特点的建造方式，开发建造了集先进复合材料技术和隐身技术于一体的系列轻型驱逐舰，已成功下水服役。
日本自20 世纪50 年代起就开始建造玻璃钢船，在高性能船、赛艇和豪华游艇建造方面取得了不俗的成绩。进入21 世纪，日本开始研究制造高性能复合材料军用船舶，目前已成功建成第一艘玻璃钢复合材料扫雷艇并投入使用。
我国复合材料在船舶方面的研发应用起始于1958 年，第一艘玻璃钢工作艇诞生于上海。在20世纪70年代中期曾研制过一艘总长近39m的扫雷试验艇，此后对GRP/CM反水雷舰艇的研发工作就中断了十多年。20世纪90年代以来，随着技术发展与工艺引进，我国采用复合材料生产了大量游艇、帆船、救助艇，以及公安、武警、海监、海关等航速较高的巡逻艇、执法艇、缉私艇等准军事艇，但迄今为止还未设计建造一艘高科技含量的海军反水雷舰艇。
与国外相比，目前我国船用复合材料应用范围和规模仍然较小，但借着碳纤维复合材料在国内高速发展的东风，国内船用碳纤维复合材料的发展令人侧目。其碳纤维复合材料声纳导流罩、碳纤维复合材料雷达天线罩等都已形成较为成熟的应用。
由此可以看出国内在碳纤维复合材料船用方面拥有非常大的潜力，虽然整体与国外还存在一定差距，不过相信在众多材料人的努力下，未来国内船用复合材料的发展差距一定会逐渐缩短，甚至超越。
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