Composites de fibras de alto rendimiento. Compuestos de fibras: nuevos materiales en el mercado de materiales.
Los materiales compuestos son materiales nuevos que se componen de varios tipos diferentes de materiales, como polímeros orgánicos, no metales inorgánicos o metales mediante procesos compuestos. Este nuevo material no sólo conserva las importantes características de los materiales componentes originales, sino que también obtiene propiedades que los componentes originales no tienen a través del efecto compuesto.
El material compuesto de fibra es un tipo de material compuesto clasificado según su estructura. Utiliza un material de fibra como matriz y otro material de fibra como refuerzo. Se colocan varios refuerzos de fibra en el material de matriz. . Los diversos materiales de fibra componentes pueden complementarse entre sí en términos de rendimiento, creando un efecto sinérgico, haciendo que el rendimiento general de los materiales compuestos de fibra sea mejor que los materiales componentes originales, satisfaciendo así diversas necesidades. Por ejemplo: fibra de vidrio, fibra de carbono, fibra de aramida, etc. Entre ellos, en cuanto a la fibra de vidrio, debido a su alto costo, la tasa de crecimiento de la fibra de vidrio de alta resistencia también es relativamente rápida, con una tasa de crecimiento anual de más de 10. Su ámbito de aplicación no se limita al uso militar, sino que también se utiliza ampliamente en productos civiles, como cascos antibalas, ropa antibalas, alas de helicópteros, radomos de aviones de alerta temprana, diversos recipientes a presión de alta presión, barras de chocolate para aviones civiles, artículos deportivos, y diversos productos resistentes a altas temperaturas. Productos y cordones para neumáticos, etc.
Hasta ahora, la fibra de vidrio de alta resistencia de mi país ha alcanzado el nivel avanzado internacional y tiene derechos de propiedad intelectual independientes, formando una industria de pequeña escala con una producción anual de hasta 500 toneladas en esta etapa. Los materiales compuestos de fibra de carbono tienen una serie de propiedades como alta resistencia, alto módulo, resistencia a altas temperaturas y conductividad eléctrica. Primero se utilizaron ampliamente en el campo aeroespacial y en los últimos años también se utilizan ampliamente en equipos y artículos deportivos. La fibra de carbono de grado industrial se utilizará a gran escala en la construcción civil, el transporte, los automóviles, la energía y otros campos.
En los principales campos de aplicación de los materiales compuestos de fibra, porque tiene muchas ventajas en comparación con los materiales tradicionales: alta resistencia específica y módulo específico; buena resistencia a la fatiga; buena capacidad de amortiguación de vibraciones; buen rendimiento ante altas temperaturas; la seguridad; el rendimiento anisotrópico y la fuerte designabilidad, etc., hacen que las perspectivas de mercado sean prometedoras en el refuerzo de puentes y casas, la ingeniería de túneles y la reparación y refuerzo de grandes almacenes.
Investigación sobre materiales compuestos de fibra de carbono
Introducción al proyecto: La fibra de carbono y sus materiales compuestos tienen alta resistencia específica, alto módulo específico, resistencia a altas temperaturas, resistencia a la corrosión, resistencia a la fatiga y resistencia a la fluencia. Y conductividad, transferencia de calor y pequeño coeficiente de expansión y una serie de excelentes propiedades. Puede utilizarse tanto como material estructural para soportar cargas pesadas como como material funcional. Actualmente existen pocos materiales con tanta variedad de propiedades. Por lo tanto, los materiales compuestos de fibra de carbono son materiales compuestos avanzados y productos típicos de alta tecnología. La matriz de los materiales compuestos de fibra de carbono puede ser resina, carbono, metal y materiales inorgánicos.
Etapa: etapa de aplicación madura
Investigación sobre productos compuestos de fibra de vidrio y su durabilidad
Introducción al proyecto: Este proyecto desarrolló materiales de fibrocemento de vidrio (GRC) arqueados sinusoidales. techo. Este producto tiene doble refuerzo con fibra de vidrio cortada y tela de malla, y toda la sección transversal está sometida a esfuerzos uniformes, aprovechando al máximo el potencial mecánico de los materiales compuestos. Su capacidad de carga es casi 20 veces mayor que la de las placas planas. del mismo espesor, los paneles de techo con un espesor de sólo 10 mm son aún mejores. La luz máxima puede alcanzar los 7,2 m, logrando una buena unidad de seguridad estructural y economía.
Etapa: etapa intermedia
Importancia: este producto se puede integrar con la función de construcción de techos y con capacidad de carga estructural, autoportante, autoimpermeable, de alta resistencia y buena tenacidad; , hermosa forma; peso ligero, bajo costo y fácil de construir. Los productos pueden usarse ampliamente en la construcción de centros de actividades deportivas, centros de exhibición, centros de almacenamiento, mercados, plantas industriales y otros proyectos. Son seguros y confiables y tienen buenas perspectivas de mercado.
Investigación sobre materiales compuestos de fibra para fortalecer estructuras de construcción
Introducción del proyecto: El contenido de investigación de este tema incluye la preparación de adhesivos para pegar láminas de fibra de vidrio, cálculo y análisis del asentamiento de cimientos causado por pegado de materiales compuestos de fibra Papel en la aparición de grietas en mampostería. El adhesivo de desarrollo propio para el pegado de fibras de vidrio cumple básicamente con los indicadores de desempeño del Reglamento Técnico para Estructuras de Hormigón Armado con Láminas de Fibra de Carbono "CECS146:2003". Desarrollamos imprimaciones de soporte, masillas alisadoras y adhesivos a juego para el pegado de fibras de vidrio, y utilizamos cola casera para realizar el refuerzo de cortante de vigas de hormigón armado.
Se realizó el cálculo teórico y análisis del refuerzo de muros de ladrillo y el ensayo de refuerzo a cortante de vigas de hormigón armado con fibra de vidrio.
Etapa: Etapa de aplicación madura
Aplicación de materiales compuestos de fibra de carbono en la extracción de petróleo
Introducción del proyecto: Varilla de bombeo compuesta de fibra de carbono de alta resistencia y alta flexibilidad, que Resuelve el problema de larga data de la dificultad para mejorar el rendimiento integral de la varilla de bombeo. La varilla de bombeo está compuesta de materiales compuestos a base de resina reforzada con fibra de carbono, y las juntas son juntas especiales de alta resistencia especialmente diseñadas, que son seguras y confiables. Alto módulo, resistencia a la corrosión y resistencia al desgaste; buena resistencia a la fatiga, resistencia residual de 90 después de la prueba de fatiga; peso ligero, el peso de una varilla de bombeo de fibra de carbono de un kilómetro es de solo 180 kg, buena flexibilidad, el radio de curvatura mínimo es de 350 mm; Se puede enrollar para producción y transporte; el área de la sección transversal es pequeña, solo una quinta parte de la de las varillas de bombeo de acero; las propiedades reductoras de la fricción de la fibra de carbono protegen en gran medida la operación mecanizada; -un tercio de la electricidad, mejorando La producción de petróleo es más de un tercio, la producción no contamina y las varillas de desecho se pueden reciclar y reutilizar.
Etapa: etapa de aplicación madura
Investigación sobre la estructura, rendimiento y proceso de preparación de materiales compuestos de fibra de bambú
Introducción al proyecto: Por primera vez, el El proyecto utiliza residuos de procesamiento de bambú y madera como materia prima para procesar bambú y fibras de madera; fabrica tableros de fibra de densidad media compuestos de bambú y madera en proporciones apropiadas. Después de investigaciones sistemáticas y experimentos productivos, se determinó científicamente la proporción razonable de fibras de bambú y madera. Se estudió la relación entre temperatura, presión y tiempo y se determinó el mejor proceso, lo que proporcionó una base científica para la producción de tableros de fibra de densidad media compuestos de bambú y madera. Los resultados alcanzaron el nivel líder de investigaciones similares en China. Los productos han sido inspeccionados por el Centro Nacional de Inspección y Supervisión de Calidad de Productos de Bambú y Madera, y los artículos inspeccionados cumplen con los requisitos de la norma GB/T11718-1999.
Etapa: Etapa inicial
Importancia: El desarrollo exitoso de este proyecto ha permitido la utilización integral de los desechos de las plantas de procesamiento de estructuras de bambú y ha creado beneficios económicos considerables y beneficios ecológicos inconmensurables.
Investigación experimental sobre miembros a flexión de hormigón armado reforzados con materiales compuestos de fibra de carbono
Introducción al proyecto: este proyecto utiliza materiales compuestos de fibra de carbono para realizar experimentos en miembros a flexión de hormigón con diferentes niveles de resistencia y diferentes relaciones de refuerzo, mediante análisis experimental, se ha obtenido la resistencia al corte de secciones oblicuas y la resistencia a la flexión de las secciones normales, las reglas para mejorar la resistencia al corte y a la flexión de los componentes, el mecanismo de trabajo, el papel de los materiales (deformación límite permitida). y la influencia del estrés secundario. Se proporcionan el método de cálculo del diseño, la tecnología de construcción, las medidas estructurales, la inspección y aceptación, las precauciones de seguridad en la construcción, etc. de esta tecnología de refuerzo. Con base en este informe de investigación, se compilaron por primera vez los "Miembros flexibles de hormigón armado con materiales compuestos de fibra de carbono". tiempo en China. Reglamentos Técnicos", que se promueven y aplican ampliamente en la construcción de ingeniería.
Etapa: Fase de aplicación madura
Desarrollo de nuevos materiales compuestos fenólicos con alta retardancia de llama
Introducción del proyecto: En este proyecto se ha desarrollado una resina fenólica, que se inflamable y puede curarse a temperatura ambiente, se aplica a materiales compuestos de resina reforzada con fibra de vidrio para obtener materiales compuestos fenólicos con alta retardancia de llama.
El proyecto utiliza catálisis de complejos de sales metálicas para preparar una resina fenólica de color claro con alta localización y alta reactividad. También usa resorcinol y formaldehído para reaccionar para formar una resina inicial, y usa resorcinol para lograr una mayor reacción; Tiene características activas y agrega un catalizador para formar un componente que tiene un efecto de curado rápido. Esta resina de dos componentes tiene las características de curado a temperatura normal y puede usarse para la producción manual de FRP. La resina tiene las características de poco color, poco olor y se cura a temperatura ambiente. Las propiedades de combustión de su producto curado y los paneles de plástico reforzado con fibra de vidrio hechos a mano colocando la resina son las siguientes: Índice de oxígeno: la resina es 50,4; el panel es 72,1; la densidad del humo del panel de fibra de vidrio es 5,4. Tanto los materiales compuestos de resina como los de fibra de vidrio tienen excelentes propiedades retardantes de llama y efectos de protección contra incendios. La resistencia a la flexión de los materiales compuestos de fibra de vidrio preparados con esta resina aplicada manualmente puede alcanzar más de 140 MPa, el módulo elástico de flexión puede ser superior a 14 GPa y la resistencia a la tracción puede alcanzar 260 MPa. Tiene buenas propiedades mecánicas y puede usarse como. materiales estructurales.
Etapa: Etapa inicial
Importancia: Como material estructural, este material puede usarse ampliamente en la construcción, el transporte, la minería y otros campos, y también desempeña un papel de prevención de incendios.
Madera de alto rendimiento y alto valor añadido
Desarrollo de materiales de ingeniería compuestos de fibra
Introducción al proyecto: materiales compuestos de fibra de madera/fibra sintética producidos con esta tecnología se basan en madera o se utilizan diversos materiales vegetales de fibra corta como materia prima para producir en masa diversos productos de ingeniería de alta resistencia con formas complejas. Esta tecnología resuelve el problema de que los materiales de madera simples tienen funciones deficientes de deformación por rodadura y no pueden formar productos de ingeniería con formas y estructuras complejas mediante un determinado proceso como los plásticos. Por otro lado, resuelve los problemas de mala estabilidad térmica y dificultad de degradación natural de productos plásticos simples durante su uso. Por lo tanto, este producto tecnológico se usa ampliamente en piezas interiores de automóviles, materiales de embalaje de formas especiales, materiales de decoración de edificios y muebles. Amplía enormemente los campos de aplicación de la madera y sus productos.
Etapa: Etapa intermedia
Importancia: La tecnología de producción de materiales de ingeniería compuestos de fibra de madera/fibra sintética es una nueva tecnología formada por la unión de tecnología de paneles artificiales y telas no tejidas. tecnología de la industria textil. La ruta es la primera de su tipo en el país.
Investigación teórica básica sobre la aplicación de compuestos poliméricos médicos reforzados con fibras trenzadas tridimensionales
Introducción al proyecto: Este proyecto propone de forma creativa la aplicación de materiales compuestos trenzados tridimensionales utilizados en la Campo aeroespacial en biomedicina Constructos teóricos en el campo de la ortopedia. En primer lugar, se llevó a cabo un estudio básico sistemático sobre la aplicación de este material compuesto en implantes óseos, incluida una investigación teórica sobre la interfaz de materiales compuestos trenzados tridimensionales, investigación teórica de formación, exploración del mecanismo de fatiga, teoría de la absorción de humedad y efectos híbridos. Sobre la base de investigaciones teóricas, se diseñan y fabrican materiales compuestos de fibras tejidas tridimensionales con propiedades mecánicas y biológicas que son las más adecuadas para las características de curación ósea.
Etapa: Etapa intermedia
Nanómetro híbrido gelatina/montmorillonita
Materiales compuestos
Introducción al proyecto: El material de refuerzo en capas laminares bidimensionales - se introduce montmorillonita en el biomaterial - gelatina con buena biocompatibilidad y degradabilidad, para mejorar su rendimiento. Este artículo aplica la tecnología de intercalación a biomateriales por primera vez, ampliando el rango de aplicación de la montmorillonita y explorando nuevas formas de mejorar el rendimiento de materiales proteicos como la gelatina, convirtiéndola en una posible aplicación como biomaterial estructural. Se prepararon nanocompuestos híbridos de gelatina/montmorillonita y se investigaron las propiedades térmicas y mecánicas de los compuestos mediante DSC, TGA, SEM y pruebas de propiedades de tracción. Los resultados muestran que los materiales compuestos preparados son nanocompuestos intercalados o parcialmente exfoliados y sus propiedades se han mejorado significativamente. El pico de Tg de alta temperatura en la curva DSC del material compuesto desaparece y la pérdida de peso térmica y la tasa de descomposición térmica se reducen significativamente. Bajo diferentes contenidos de montmorillonita y valores de pH de la matriz de gelatina, la resistencia a la tracción y el módulo de Young de los materiales compuestos aumentaron significativamente. Al mismo tiempo, las fotografías SEM muestran que debido a la intercalación de montmorillonita, la superficie de fractura de gelatina muestra una tendencia a plastificarse.
Importancia: este proyecto tiene amplias perspectivas de aplicación.
Investigación sobre la resistencia ambiental de los materiales compuestos de fibra
Introducción del proyecto: Los materiales compuestos de fibra se utilizan ampliamente en muchas ocasiones especiales debido a su alta resistencia, resistencia a la corrosión y otras excelentes propiedades, pero su Las propiedades de resistencia ambiental son diferentes de las de Muchos factores están relacionados, y estudiar la influencia de estos factores en los materiales compuestos de fibra es de gran importancia para la aplicación de materiales. Este proyecto utiliza materiales compuestos reforzados con fibra de vidrio para reforzar el hormigón de cemento cilíndrico. Este sistema reforzado se trató en diferentes condiciones de calor y humedad, y se probó su rendimiento de compresión, el impacto de las condiciones externas como el calor y la humedad para mejorar el rendimiento del sistema. .
Importancia: Los resultados de este estudio tienen cierto valor de referencia para el refuerzo de estructuras de hormigón de cemento; se puede aplicar a los campos de materiales compuestos de fibra y refuerzo de estructuras de hormigón de cemento en situaciones donde los materiales metálicos son fáciles de usar; corroído El uso de materiales compuestos reforzados con fibras puede producir beneficios económicos obvios.
Investigación sobre cultivo de osteoblastos en andamio compuesto de red de quitosano-gelatina/hidroxiapatita
Introducción al proyecto: La tercera generación de osteoblastos de cráneo de rata cultivados primariamente, se plantaron en materiales de andamio con porosidad de 85,20, 90,40 y 95,80 respectivamente. Los resultados mostraron que los osteoblastos del cráneo de rata crecieron bien en materiales de andamio con porosidad de 90,40 y 95,80, proliferaron rápidamente y secretaron una gran cantidad de matriz extracelular a su alrededor, apareció tejido local similar al hueso en 3. semanas, y la estructura celular/andamio es propicia para la deposición de calcio, lo que indica que se espera que este andamio compuesto de red de quitosano-gelatina/hidroxiapatita se convierta en un material para cultivar osteoblastos autólogos para reconstruir tejido óseo nuevo.
Tipo de resultado: Teoría básica
Termoplásticos reforzados con fibras vegetales
Investigación y desarrollo de materiales compuestos
Introducción del proyecto: Tecnología estudiada en este proyecto El nivel ha alcanzado el nivel avanzado internacional. El proyecto utiliza fibras vegetales como la pulpa termomecánica (TMP) como materiales de refuerzo y plásticos termoplásticos como el nailon y el polipropileno como matriz para crear nuevos materiales mediante procesos compuestos. El proceso de preparación de este material compuesto es razonable y la tecnología es avanzada. Produce una buena adhesión interfacial entre la fibra vegetal y la matriz, y sus principales indicadores de rendimiento son de 0,2 a 2,0 veces superiores a los de la matriz. Su principal innovación es el desarrollo exitoso de compatibilizadores cerosos a través del diseño molecular y la superación de problemas técnicos en el desarrollo de materiales compuestos de fibras vegetales, como la baja resistencia del TMP y las altas temperaturas de procesamiento de la matriz que conducen fácilmente a la degradación térmica de las fibras. El producto tiene las ventajas de peso ligero, precio bajo, pequeña contracción y distorsión del material, altas propiedades mecánicas, buena procesabilidad, bajo consumo de energía y poco desgaste del equipo de producción. El producto tiene una alta relación rendimiento-precio, y dichos productos; aún no se han lanzado en China; el proceso de procesamiento no solo puede adoptar el moldeado tradicional de materias primas de partículas, sino que también puede utilizar el agente de refuerzo y la matriz para el moldeado compuesto directamente.
Etapa: etapa madura de aplicación
Aplicación de materiales compuestos de fibra (FRP) en la reparación y refuerzo de túneles de agua (tuberías) de hormigón
Introducción del proyecto: La El proyecto tiene como objetivo los problemas causados por los túneles (tuberías) de agua de hormigón armado bajo la acción del flujo de agua a presión, medios nocivos y presión pulsante, como la carbonización del hormigón, las grietas, las filtraciones de agua, las fugas de agua y la corrosión del acero. Se utilizan materiales de fibra (FRP) y se desarrollan de forma independiente. Desarrollamos adhesivos estructurales especiales adecuados para condiciones húmedas y los materiales de reparación de concreto correspondientes, y desarrollamos una nueva y efectiva tecnología de refuerzo de pegado.
Etapa: etapa de aplicación madura
Nuevo material compuesto de fricción de fibra reforzada
Introducción al proyecto: esta tecnología no utiliza materiales metálicos, pero utiliza pastillas de freno de alto rendimiento hechas de excelentes fibras compuestas y adhesivos con resistencia al calor superior tienen las características de bajo costo, baja densidad, buena resistencia a la temperatura, resistencia al desgaste y resistencia ambiental. Este tipo de material de fricción tiene un rendimiento de fricción estable y sus indicadores técnicos de resistencia a altas temperaturas cumplen o superan los estándares nacionales. No se corroe, oxida ni sufre deterioro mecánico en ambientes húmedos o con gases ácidos, y su tasa de desgaste a altas temperaturas es. Mucho más bajo que los requisitos del estándar nacional GB5763-1998. Desde principios de los años 1990 hasta la actualidad se han desarrollado materiales de fricción como el refuerzo de fibra de carbono y la fibra de Kevlaar. En la actualidad, en el mercado nacional, salvo algunos materiales no metálicos, la gran mayoría utiliza materiales de fricción semimetálicos.
Tecnología de material compuesto de fibra vegetal y magnesio para la fabricación de ladrillos
Introducción del proyecto: Características del producto: resistencia a grietas, resistencia a terremotos; aislamiento térmico y ligero; adherencia; se puede clavar, cortar y es fácil de procesar; Debido a la diferencia de materiales, los ladrillos ligeros compuestos de fibra vegetal aireada, aunque relativamente baratos, son ligeramente más caros que los ladrillos de arcilla tradicionales, y es necesario prestar atención a reducir los costos en la producción en masa.
Etapa: etapa media