玻璃钢,不是玻璃,它的学名叫作“纤维复合材料”。发表时间:2024-02-26 11:05 |
什么是复合材料?其实,复合材料就在身边。比如,钢筋混凝土。水泥本身的强度有限,当它无法提供足够的支撑时,就在其中加入钢筋来增强它的强度。克服单一材料的缺点,提供单一材料本身所没有的新性能,这正是复合材料的意义。
而纤维复合材料的成型也大体如此。它是由树脂基体和纤维增强材料共同作用而成的。纤维是一种无机非金属材料,一根纤维的直径只有5微米。5微米是多大呢?可以抓起一根头发感受一下,一根纤维的粗细只有一根头发的十分之一。但它的强度却可以做到铝合金的4倍以上。
在复合材料中,纤维就是“钢筋”。
那么树脂又是什么呢?其实圆珠笔的外壳、矿泉水瓶,都是由树脂固化而成的。
树脂就是“水泥”。
可以做一个这样的比喻:纤维是骨,树脂是肉,有骨无肉一盘散沙,有肉无骨弱不禁风。骨肉相连,才能强劲有力。
那复合材料又有哪些性能优势呢?
它具有良好的绝缘性、很强的耐热性、优异的耐腐蚀和机械性能,而最重要的,它的密度只有传统钢铁的四分之一,是真正轻如鸿毛的轻质高强材料。
在下图中,几个美国大兵竭尽全力举起一根木桩,妇女艰难地举起一根木桩。而我们的女工轻描淡写举起一根圆杆。这根圆杆,正是复合材料杆塔。
女工轻易举起复材杆塔
这就是复合材料轻质的优势。正因如此,它可以更容易地输送到传统材料难以到达的地方,也可以更合理地应用到传统材料不能胜任的场景。
我们的复合材料杆塔已经远销8个国家。无论是在沿海、矿坑,还是高山、沙漠,复合材料,使命必达。
此外,复合材料还有哪些应用价值呢?其实,在很多重要领域,都有复合材料的身影。
在电子设备领域,它是绝缘的上品材料;在航空航天领域,它是耐高温的强大护盾;在建筑建材领域,它是强化加固的一把好手;在交通运输领域,它是轻量化的不二之选……
它的价值重如泰山!
有这样一组数据:一架民用客机每减重1千克,全寿命运营成本可节约22万元。
而波音梦想客机的整机复材占比更是达到了50%,也因此成为了航空史上首架超长程中型客机。
不仅如此,轨道交通也因复合材料而开启新的篇章。今天,动车组的复合材料应用,已经超过了30%。
动车组复材应用
从蒸汽机时代、内燃机时代,再到高速列车时代,轨道交通提速至每小时600千米指日可待。
2022年7月24日,中国在文昌航天发射场使用长征五号运载火箭将“问天”实验舱精准送入预定轨道,发射任务取得圆满成功。
“问天”实验舱是当今世界最大单体载人航天器,它全长17.9米,最大直径4.2米,发射质量23吨。
哈玻院团队承制了“问天”实验舱多项重要结构部件。太阳翼收纳箱、电源定向结构、推进结构等。
团队承制“问天”结构部件
在飞行器投入运行的过程中,第一大挑战是发射,而第二大挑战则是展翼。太阳翼是“问天”在空间中的能量源泉。
“问天”的太阳翼全展超过55米,堪比半个足球场。所以发射前,必须对太阳翼进行折叠压缩,压缩至一本书的厚度。
“问天”太阳翼折叠压缩示意
而在轨展开后,太阳翼受到的微小抖动,都会导致实验舱的控制精度大大下降。
为此,国内研究团队采用超薄复合材料设计制造了太阳翼的保护结构——收纳箱和隔离板,攻克了复材耐受空间环境和尺寸稳定性等一系列技术难题,做到了“减体重、减体积”却“不减功能和能量”,让太阳翼能够“张弛有度、收放自如”且“万无一失”。
“问天”实验舱成功发射,而“梦天”实验舱紧随其后,“神舟”十三号、十四号、十五号接力腾飞,中国空间站向世界宣告全面建成。
建造空间站、建成太空实验室,是实现我国载人航天工程“三步走”战略的重要目标。从“长征”出征、“神州”飞天到“嫦娥”奔月、“天宫”揽胜,多年来,在祖国逐梦航天的道路上,哈玻院等相关团队一直输送着高性能复合材料产品。
作为我国第一个漫步太空的女航天员,王亚平在党的二十大上说:“要问航天事业带给我的最深刻的感受,一个是时代的力量,另一个是传承的力量。”
没错,我们传承先贤的智慧,扛起父辈的旗帜。
“九天之际,列星安陈”。
因为梦天,所以问天。
千年的探索,从未放弃,前赴后继,代代接力。
53年前,我们把“东方红”送上太空,扬眉吐气。
今天,我们成功发射了领先世界的庞然大物,在太空又多了一份牵挂和自豪。
心有翼,自飞云宇天际;梦无垠,当征星辰大海。http://www.hailun188.com/
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