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與木材、鋼、鐵、鋁和混凝土等傳統(tǒng)材料相比，復(fù)合材料和復(fù)合材料行業(yè)相對年輕。復(fù)合材料制造的當(dāng)前時代可以追溯到20世紀(jì)50年代末，盡管直到20世紀(jì)90年代和21世紀(jì)初，該行業(yè)才真正開始成熟和發(fā)展。

復(fù)合材料是一種準(zhǔn)各向同性的新事物，對一些工程師來說甚至是“奇怪的”，如果布道者能夠說服他們的客戶給復(fù)合材料一個機(jī)會——主要是通過在現(xiàn)有應(yīng)用中取代傳統(tǒng)材料，特別是如果該應(yīng)用可能受益于復(fù)合材料提供的輕質(zhì)/高強(qiáng)度特性，那么復(fù)合材料就會在早期發(fā)展起來。

Joby Aviation的全電動垂直起降(eVTOL)飛機(jī)在整個制造過程中廣泛使用了復(fù)合材料。飛機(jī)輕量化的必要性使復(fù)合材料成為唯一的選擇

高爾夫球桿就是一個很好的例子，幾十年來，球桿幾乎完全由鋼或鋁制成。1969年，弗蘭克·托馬斯(Frank Thomas)開發(fā)了第一根碳纖維高爾夫球桿桿，并逐漸成為世界各地高爾夫球手的標(biāo)準(zhǔn)材料選擇。它還引發(fā)了碳纖維在其他以傳統(tǒng)材料為主的體育用品產(chǎn)品中的應(yīng)用。想想網(wǎng)球拍、曲棍球棒、釣魚竿和自行車。

即使是在以使用復(fù)合材料而聞名的航空航天領(lǐng)域，增長也一直是增量的，并且依賴于傳統(tǒng)材料的替代。這導(dǎo)致了臭名昭著的短語“黑鋁”——用來描述用碳纖維復(fù)合材料部件(黑色)代替鋁部件的做法。

無論如何，在復(fù)合材料制造的早期，正如任何行業(yè)資深人士都會告訴你的那樣，行業(yè)及其支持者經(jīng)常乞求應(yīng)用，而不是做選擇。因此，設(shè)計效率低下、漸進(jìn)式增長都是理所當(dāng)然的，并被視為成長過程的一部分。通過這種方式，復(fù)合材料成為各種應(yīng)用中的一種材料選擇。

然后，在2000年代初，波音(Boeing)和空客(Airbus)實現(xiàn)了大躍進(jìn)。兩家公司都決定啟動一個新的寬體飛機(jī)項目——分別是787和A350——將以前所未有的規(guī)模在機(jī)翼、扭轉(zhuǎn)箱、機(jī)身、尾翼等主要結(jié)構(gòu)中使用碳纖維復(fù)合材料。這是我們從未見過的大規(guī)模鋁替代品，似乎預(yù)示著商用飛機(jī)材料使用的范式轉(zhuǎn)變。

大約在同一時間，風(fēng)能產(chǎn)業(yè)開始了其現(xiàn)代時代，風(fēng)力渦輪機(jī)葉片長度迅速增長，以滿足快速增長的渦輪機(jī)功率容量的需求。復(fù)合材料在葉片中迅速取代了傳統(tǒng)材料，變得越來越注重強(qiáng)度和重量。

然而，在其他市場，如汽車，復(fù)合材料的使用仍然依賴于鋼和鋁的增量替代。除了風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，復(fù)合材料只能作為多種市場和應(yīng)用中的幾種材料選擇之一而存活下來。

然而，這一切都在改變。在過去的五年中，我們見證了復(fù)合材料應(yīng)用的增長和誕生，其中復(fù)合材料不僅僅是一種選擇，他們是唯一的選擇。不僅如此，我還認(rèn)為這些應(yīng)用程序離不開復(fù)合材料。

示例1:進(jìn)入空中出租車市場的先進(jìn)空中機(jī)動(AAM)飛機(jī)。這就是新興領(lǐng)域。服務(wù)于這一市場的原始設(shè)備制造商正在設(shè)計和生產(chǎn)全電動飛機(jī)，這些飛機(jī)要求100%致力于車輛輕量化以最大限度提高航程。復(fù)合材料是主要結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)子葉片的唯一材料選擇。

示例2:儲氫。氫經(jīng)濟(jì)正在快速向高增長模式發(fā)展，這給整個供應(yīng)鏈帶來了壓力，特別是對用于氫氣運(yùn)輸和車載儲存的碳纖維壓力容器的需求。同樣，復(fù)合材料是這里唯一的材料選擇。

示例3:風(fēng)力葉片。復(fù)合材料的使用在這里并不新鮮，但重要的是要注意到風(fēng)力葉片是世界上最大的碳纖維消費者(迄今為止)。隨著葉片變長，對碳纖維的需求只會增加。再一次，復(fù)合材料是這里唯一的選擇。

示例4:航空航天。787和A350已經(jīng)使復(fù)合材料成為航空結(jié)構(gòu)制造中的首選材料。新飛機(jī)項目的問題將是在哪里以及如何使用復(fù)合材料，而不是是否使用復(fù)合材料。

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