复合材料是通过将两种或多种其他材料结合在一起制备而成的,因此它们可以互为补充、互相改善,但在最终产品中也会保持自己的独特特征。
由于具有优异的性能,复合材料已经广泛应用于各个领域,而本期系列文章将全面盘点复合材料的主要应用领域,其中包括:航空航天、汽车工业、建筑、能源、储能、基础设施、海洋、管道和储罐、体育与娱乐、运输等十大领域。本期文章主要介绍复合材料在建筑、储能和基础设施领域应用。
1、建筑领域
建筑界在对复合材料的理解和使用方面正经历大幅地增长。复合材料在大型项目中为建筑师和设计师提供了高性能和价值,并且它们在商业和住宅建筑中的使用越来越多。
在最近的一篇文章中,Palari Group 建立了可持续的 3D 打印社区和房屋。Mighty Buildings 是一家建筑技术公司,使用 3D 打印、机器人技术和自动化技术打造了经济实惠且可持续的住宅。房屋的基本组成部分是 Mighty Panel,这是一种 3D 打印的 100% 聚合物复合材料板,具有结构、绝缘、MEP 集成、空气/湿气/防火屏障和内部/外部饰面。Mighty Buildings 在其工厂打印单个面板,然后在建筑工地将它们组装成房屋。
在建筑领域,碳纤维的高强度特性正在发挥积极作用。碳纤维强度极高、柔软易铺,可用于修补加固建筑物,使其如同全新建筑物。碳纤维层压板广泛用于提高楼板和柱子的承重。此外,碳纤维可以抵抗地震损坏,因此还可用于新建建筑物的结构加固,也可以作为钢筋预制件的替代品。
2、储能领域
多功能储能复合材料 (MESC)是通过将电池层嵌入结构中,互锁铆钉固定电池层,有助于提高机械性能。实验测试显示:MESC 可具有与其他材料相当的电化学行为。而与软包电池相比,在 60% 的封装效率下,MESC 获得了 15 倍的机械刚度。
复合材料在储能领域的其他代表性应用包括:
航空航天用氢气罐
氢燃料电池系统
天然复合材料材质电池
3、基础设施领域
严格意义上基础设施与建筑两者无严格区分,近年来随着新型、低成本、高性能结构复合材料的出现,基础设施建设已进入了一个新阶段。纤维增强塑料 (FRP) 不仅可以在许多承重结构中代替钢材,而且用内部或外部粘合的纤维增强塑料 (FRP) 加固混凝土梁也已被证明是可行的。
由玻璃纤维、芳纶或碳纤维制成的复合材料越来越多地被考虑用于预张紧、后张紧或增强混凝土。为了取代腐蚀钢筋,FRP 系统最终可能用于混凝土桥面或其他室外混凝土地板结构。
耐腐蚀特性是碳纤维在基建领域备受青睐的主要因素之一。碳纤维不会腐蚀生锈,因此碳纤维混凝土层可以减薄很多,因为不需要像钢芯一样考虑防腐,这样极大减少了建筑物的混凝土使用量,同时还附带其它益处,譬如减少成本,加快施工进度,缩短干燥时间等。此外,因为具有良好的导电性,碳纤维可用于屏蔽电磁干扰,可以传递楼宇参数信息,成为智能楼宇不可分割的一部分。(来源:网络)
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