玻璃鋼,不是玻璃,它的學名叫作“纖維復合材料”。發(fā)表時間:2024-02-26 11:05 |
什么是復合材料?其實,復合材料就在身邊。比如,鋼筋混凝土。水泥本身的強度有限,當它無法提供足夠的支撐時,就在其中加入鋼筋來增強它的強度??朔我徊牧系娜秉c,提供單一材料本身所沒有的新性能,這正是復合材料的意義。
而纖維復合材料的成型也大體如此。它是由樹脂基體和纖維增強材料共同作用而成的。纖維是一種無機非金屬材料,一根纖維的直徑只有5微米。5微米是多大呢?可以抓起一根頭發(fā)感受一下,一根纖維的粗細只有一根頭發(fā)的十分之一。但它的強度卻可以做到鋁合金的4倍以上。
在復合材料中,纖維就是“鋼筋”。
那么樹脂又是什么呢?其實圓珠筆的外殼、礦泉水瓶,都是由樹脂固化而成的。
樹脂就是“水泥”。
可以做一個這樣的比喻:纖維是骨,樹脂是肉,有骨無肉一盤散沙,有肉無骨弱不禁風。骨肉相連,才能強勁有力。
那復合材料又有哪些性能優(yōu)勢呢?
它具有良好的絕緣性、很強的耐熱性、優(yōu)異的耐腐蝕和機械性能,而最重要的,它的密度只有傳統(tǒng)鋼鐵的四分之一,是真正輕如鴻毛的輕質高強材料。
在下圖中,幾個美國大兵竭盡全力舉起一根木樁,婦女艱難地舉起一根木樁。而我們的女工輕描淡寫舉起一根圓桿。這根圓桿,正是復合材料桿塔。
女工輕易舉起復材桿塔
這就是復合材料輕質的優(yōu)勢。正因如此,它可以更容易地輸送到傳統(tǒng)材料難以到達的地方,也可以更合理地應用到傳統(tǒng)材料不能勝任的場景。
我們的復合材料桿塔已經遠銷8個國家。無論是在沿海、礦坑,還是高山、沙漠,復合材料,使命必達。
此外,復合材料還有哪些應用價值呢?其實,在很多重要領域,都有復合材料的身影。
在電子設備領域,它是絕緣的上品材料;在航空航天領域,它是耐高溫的強大護盾;在建筑建材領域,它是強化加固的一把好手;在交通運輸領域,它是輕量化的不二之選……
它的價值重如泰山!
有這樣一組數據:一架民用客機每減重1千克,全壽命運營成本可節(jié)約22萬元。
而波音夢想客機的整機復材占比更是達到了50%,也因此成為了航空史上首架超長程中型客機。
不僅如此,軌道交通也因復合材料而開啟新的篇章。今天,動車組的復合材料應用,已經超過了30%。
動車組復材應用
從蒸汽機時代、內燃機時代,再到高速列車時代,軌道交通提速至每小時600千米指日可待。
2022年7月24日,中國在文昌航天發(fā)射場使用長征五號運載火箭將“問天”實驗艙精準送入預定軌道,發(fā)射任務取得圓滿成功。
“問天”實驗艙是當今世界最大單體載人航天器,它全長17.9米,最大直徑4.2米,發(fā)射質量23噸。
哈玻院團隊承制了“問天”實驗艙多項重要結構部件。太陽翼收納箱、電源定向結構、推進結構等。
團隊承制“問天”結構部件
在飛行器投入運行的過程中,第一大挑戰(zhàn)是發(fā)射,而第二大挑戰(zhàn)則是展翼。太陽翼是“問天”在空間中的能量源泉。
“問天”的太陽翼全展超過55米,堪比半個足球場。所以發(fā)射前,必須對太陽翼進行折疊壓縮,壓縮至一本書的厚度。
“問天”太陽翼折疊壓縮示意
而在軌展開后,太陽翼受到的微小抖動,都會導致實驗艙的控制精度大大下降。
為此,國內研究團隊采用超薄復合材料設計制造了太陽翼的保護結構——收納箱和隔離板,攻克了復材耐受空間環(huán)境和尺寸穩(wěn)定性等一系列技術難題,做到了“減體重、減體積”卻“不減功能和能量”,讓太陽翼能夠“張弛有度、收放自如”且“萬無一失”。
“問天”實驗艙成功發(fā)射,而“夢天”實驗艙緊隨其后,“神舟”十三號、十四號、十五號接力騰飛,中國空間站向世界宣告全面建成。
建造空間站、建成太空實驗室,是實現我國載人航天工程“三步走”戰(zhàn)略的重要目標。從“長征”出征、“神州”飛天到“嫦娥”奔月、“天宮”攬勝,多年來,在祖國逐夢航天的道路上,哈玻院等相關團隊一直輸送著高性能復合材料產品。
作為我國第一個漫步太空的女航天員,王亞平在黨的二十大上說:“要問航天事業(yè)帶給我的最深刻的感受,一個是時代的力量,另一個是傳承的力量。”
沒錯,我們傳承先賢的智慧,扛起父輩的旗幟。
“九天之際,列星安陳”。
因為夢天,所以問天。
千年的探索,從未放棄,前赴后繼,代代接力。
53年前,我們把“東方紅”送上太空,揚眉吐氣。
今天,我們成功發(fā)射了領先世界的龐然大物,在太空又多了一份牽掛和自豪。
心有翼,自飛云宇天際;夢無垠,當征星辰大海。http://www.daozhuangju.cn/
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