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在工業(yè)機械領(lǐng)域，復(fù)合材料通常用于需要耐久性、耐腐蝕性，以及防火、防煙和毒性（FST）等性能的部件，這些結(jié)構(gòu)件主要包括支架、固定裝置、管道系統(tǒng)、托盤和儲罐等。

最近，有哪些新的技術(shù)和應(yīng)用案例呢？

案例1：三種不同耐腐蝕AOC樹脂設(shè)計

近期報道的一個典型案例是沙特阿拉伯SABIC子公司Petrokemya位于沙特阿拉伯朱拜爾的石油化工廠的燃燒裝置。該工廠生產(chǎn)各種原料化學(xué)品，需要一個燃燒單元、急冷罐、洗滌器、排氣罐以及相關(guān)的容器和管道，這些容器和管道能夠承受鹽酸而不會腐蝕。西班牙設(shè)備制造商Ollearis、承包商中國天辰工程有限公司（天津）和美國工程公司John Zink Hamworthy Combustion共同合作，采用三種不同耐腐蝕AOC樹脂設(shè)計并生產(chǎn)了的長絲纏繞玻璃纖維增強工業(yè)設(shè)備，以滿足特定零件的性能要求。

耐腐蝕樹脂、纖維纏繞玻璃纖維復(fù)合材料和創(chuàng)造性設(shè)計工程是Ollearis為SABIC子公司的幾個大型石化廠部件進(jìn)行工作的關(guān)鍵。在裝運和安裝之前，這里顯示了其組件

隨著復(fù)合材料越來越多地用于這些類型的應(yīng)用，正在制定更多的標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)來幫助和指導(dǎo)制造商。例如，2022年，ASTM國際管道系統(tǒng)委員會（F17）批準(zhǔn)了一項新標(biāo)準(zhǔn)（F3378/F3378M），以幫助制造耐腐蝕管道系統(tǒng)，以運輸液體和氣體如水、原油、腐蝕性化學(xué)品等。

案例2：高性能CFRP支持更快、自動化的工業(yè)流程

上述許多應(yīng)用通常使用的是非高性能的復(fù)合材料，如玻璃纖維和成本較低的樹脂。高性能復(fù)合材料也正在進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用，因為對更高吞吐量的要求迫切需要更輕的重量和振動阻尼性能，以實現(xiàn)更快的速度和高度自動化的機械操作。

近期，在捷克纖維纏繞解決方案專家CompoTech最近的幾項工業(yè)應(yīng)用中，出現(xiàn)了諸如高性能碳纖維增強環(huán)氧樹脂T型臂的組件，它可用于連接機械和機械臂，機械臂在制造過程中移動零件。CompoTech的客戶德國BilingAutomation公司以前使用鋼或鋁制造，現(xiàn)在改用碳纖維增強聚合物（CFRP）T型臂，以改善性能特性，如減振和最大限度地減少撓度和變形。

案例3：工業(yè)管道修復(fù)用復(fù)合材料

除了制造工業(yè)部件外，復(fù)合材料還可以幫助修理工業(yè)管道或儲罐，包括由金屬制成的管道或儲罐。例如，現(xiàn)在有幾家公司提供復(fù)合材料產(chǎn)品，這些產(chǎn)品可以纏繞在現(xiàn)有管道和儲罐上并固化，以加固或修復(fù)它們。

最近報道的一項工作是2023年1月，日本工業(yè)獎授予日本東麗工業(yè)股份有限公司、東京電力電網(wǎng)公司和安田精造株式會社，以表彰他們開發(fā)了一種使用真空輔助樹脂轉(zhuǎn)移模塑（VARTM）固化碳纖維增強塑料（CFRP）修復(fù)腐蝕鋼管和輸電塔的技術(shù)。根據(jù)受助方的說法，這項創(chuàng)新通過加強坑洞和腐蝕的管道，消除了更換工作中對特殊夾具和方法的需求，從而縮短了強度評估的交貨時間，降低了施工成本。

與此相關(guān)，英國維修和保護(hù)材料制造商Belzona公司開發(fā)了一種復(fù)合材料管道和儲罐維修系統(tǒng)，這種稱為Belzona-SuperWrap II的系統(tǒng)可作為維修套件出售，包括環(huán)氧樹脂、玻璃和碳纖維增強材料以及隔離膜。

案例4：俄開發(fā)基于石墨烯和玻璃的復(fù)合材料

去年10月底，俄羅斯科研人員研發(fā)出借助激光生產(chǎn)出基于石墨烯和玻璃的導(dǎo)電且穩(wěn)定的復(fù)合材料。這項技術(shù)的優(yōu)點是成本低，石墨烯結(jié)構(gòu)成為玻璃的一部分，而不僅僅是涂層。相關(guān)研究成果近日發(fā)表在《先進(jìn)材料》雜志上。

實現(xiàn)這種技術(shù)的第一步是使玻璃具有導(dǎo)電性。目前解決該問題的方案是從金屬及其氧化物、導(dǎo)電聚合物或碳中制造納米涂層。然而，研究發(fā)現(xiàn)，涂層會隨著時間的推移而被磨掉，且使用壽命有限。

俄科研人員提出了一種借助激光利用石墨烯對玻璃進(jìn)行改性的方法。這種技術(shù)有助于在任何玻璃產(chǎn)品中制造出能夠成為集成電子產(chǎn)品基礎(chǔ)的石墨烯導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，目的是使用石墨烯來制造新一代電子產(chǎn)品。

托木斯克理工大學(xué)化學(xué)和生物醫(yī)學(xué)技術(shù)研究所教授葉夫根尼·舍列梅特介紹說，俄科研人員首次展示了如何借助激光生產(chǎn)基于石墨烯和玻璃的導(dǎo)電且穩(wěn)定的復(fù)合材料。新技術(shù)允許用石墨烯“畫出”所需的結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)融合到幾毫米厚的玻璃中，確保了材料可長時間使用而性能不會降低。

舍列梅特稱，利用基于石墨烯和玻璃的新型復(fù)合材料，科研人員可以開發(fā)廉價高效的柔性電子產(chǎn)品、新型光電器件以及具有擴展功能的各種玻璃產(chǎn)品。

案例5：新型創(chuàng)新復(fù)合材料和成形技術(shù)開發(fā)技術(shù)

2月下旬，日本東麗工業(yè)公司開發(fā)了一種可以高速熱焊接碳纖維增強熱固性部件的技術(shù)，該技術(shù)將實現(xiàn)碳纖維增強復(fù)合材料機身的高速生產(chǎn)和輕量化。東麗工業(yè)公司正在對該技術(shù)進(jìn)行演示驗證，目標(biāo)是在2030年后實現(xiàn)機身商業(yè)化應(yīng)用，同時進(jìn)一步擴大應(yīng)用范圍。該技術(shù)是基于新能源和工業(yè)技術(shù)發(fā)展組織（NEDO）支持的“新型創(chuàng)新復(fù)合材料和成形技術(shù)開發(fā)”項目取得的成果。

該技術(shù)的核心是在碳纖維增強的熱固性或熱塑性部件表面形成一個熱焊接層，通過瞬間加熱部件表面實現(xiàn)部件粘合，而無需粘合劑粘合或螺栓緊固。東麗工業(yè)公司使用可熱焊接的CFRP熱固性部件組裝了一個模擬高速飛行飛機基本結(jié)構(gòu)的演示驗證機，確定其力學(xué)性能和連接強度與目前機型的共固化CFRP結(jié)構(gòu)相當(dāng)。東麗工業(yè)公司表示，該技術(shù)將實現(xiàn)與鋁合金機身相當(dāng)或超過鋁合金機身的高速生產(chǎn)速度，此外還可以減少CFRP機身壽命周期內(nèi)的二氧化碳排放，并減輕重量。

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