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碳纤维在海洋工业的应用:从浮力材料到耐压舱,这片市场是碳纤维的蓝海
发布时间:2020-09-27
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这是个全世界都在积极探索海洋的时代,中国也加快了海洋工业的发展步伐。海洋工业需要新科技、新材料,于是,碳纤维及其增强材料,就被推上了海洋工业的舞台。

 

碳纤维及其增强材料的浮力材料

 

浮力材料广泛应用于海洋、航空航天等领域,主要装配在深海装备上,提供浮力和保证设备平衡。深海压力大,每下潜1千米,压力就相应增加10MPa,所以,我们需要高强度、耐心腐蚀的材料,还有一些浮力材料具有更为轻量化、高强度的性能需求。

 

我们所熟悉的浮筒、浮球、浮标等固体浮力材料属于传统浮力材料,从前采用的材料容易污染海洋,现在多采用复合材料;还有一种新型浮力材料,业内称之为高强轻质浮力材料,大多是以聚氨酯环氧树脂复合材料制造的,现在开始有碳纤维及其增强材料逐渐加入,如碳纤维增强固体浮力材料。

 

碳纤维及其增强材料制造的浮力材料,优势很明显,具有可设计性,低密度,高强度,低蠕变,良好的耐水性能,防腐蚀性,生命周期长。

 

复合材料制造的高强度浮力材料在深海作业系统中起到极为关键的作用,所以美、英、日、俄等工业强国在二十世纪60年代就开始进行研制,并已在民用、商业及军事领域得到了广泛应用。

 

国外的固体浮力材料的主要制造商有:美国的 Emerson&Cuming 公司,Flotec 公司,欧洲 Trelleborg Offshore 公司、Flotation Technologies 公司、Marine Subsea Group公司、英国CRP集团、法国 LA SEYNE SUR MER、乌克兰国立海洋技术大学、日本海洋技术中心、俄罗斯海洋技术研究所等。

 

国内的复合材料制造浮力材料的研发机构有哈尔滨工程大学、北京航空航天大学、浙江大学、北京科技大学、中国海洋大学、武汉理工大学、国家海洋技术中心、西北工业大学、中科院理化技术研究所、中国船舶重工集团七一零研究所和七二五研究所等,大多处在实验室研发阶段,有些研究成果亟待工业化。

 

浮力材料市场是碳纤维的蓝海,目前仅有少量几家碳纤维企业主攻这个市场,比如青岛海洋化工研究院,蓝鲸腾飞,泛锐熠辉等企业,在浮力材料市场做的风生水起。

 

碳纤维及其增强材料的耐压舱

 

耐压舱又称深潜器,主要用来执行水下考察、海底勘探、海底开发和打捞、救生等任务,并可以作为潜水员活动的水下作业基地。

 

早在数年前,中国海洋大学就研发出了可深潜2000米的轻质复合材料耐压舱,用碳纤维和高分子树脂等材料制作,重量比同规格的传统金属舱减少了40%-60%,具有优越的性能价格比。

 

近年来有少量的几家企业将其产业化,例如蓝鲸腾飞,一直致力于耐压舱产品的研发生产和更新换代。今年9月,蓝鲸腾飞就在青岛召开的海洋博览会上,展出了其研发的新一代耐压舱。据蓝鲸腾飞向记者介绍,他们应用了目前世界上先进的生产设备和加工工艺,研制出了新型轻质碳纤维高分子复合材料耐压舱,具有强度高、模量大,质量轻、尺寸稳定性好、线膨胀系数低以及优异的耐海水及化学腐蚀等特性。他们的耐压舱广泛应用于无人遥控潜水器、自主式水下潜器、潜标和水下滑翔机等多种海洋观测平台,市场应用非常广阔。

 

海洋工业需要更多碳纤维

 

除了浮力材料和耐压舱,还有海上岛礁建筑、码头、浮动平台、灯塔塔架等等,都可以用到碳纤维,而且碳纤维作为新型复合材料,可以替代更多传统材料,应用广泛,生命力顽强。

 

何谓蓝海?蓝海指的是未知的市场空间,竞争较少甚至没有竞争市场领域,同时该市场还要具备长远的生命力,最好是朝阳产业的市场。

 

碳纤维的应用市场越来越多,其中有许多市场都是蓝海市场,有的市场已经有少量企业进入,比如海洋工业;有的市场仍然还是尚未开垦的“处女地”,处于科研院所的实验室里,等待企业的到来,将它们产业化。(来源:复材网,作者:张华勇)

 

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