展望國(guó)際復(fù)合材料行業(yè)發(fā)展,復(fù)合材料發(fā)展中普遍存在的問(wèn)題包括:價(jià)格、可靠性和回收利用問(wèn)題。
1、價(jià)格問(wèn)題
由于復(fù)合材料原材料成本高,工藝較復(fù)雜,工期長(zhǎng),連續(xù)生產(chǎn)受制約,因而大幅度降價(jià)困難較大,這是成為限制復(fù)合材料發(fā)展的國(guó)際性問(wèn)題。
2、可靠性問(wèn)題
由于復(fù)合材料的使用歷史短,工藝上實(shí)踐積累少,且影響復(fù)合材料可靠性因素多,包括設(shè)計(jì)、原材料、工藝參數(shù)控制、制品可靠性預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)等。因而其可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及目前成熟的傳統(tǒng)材料。
3、材料回收再生問(wèn)題
由于21世紀(jì)將明顯出現(xiàn)資源短缺的危機(jī),環(huán)境問(wèn)題也日益嚴(yán)重;復(fù)合材料廢料與廢品中,有機(jī)—無(wú)機(jī)—金屬不易分離,熱固性基體不溶不熔。將廢料與廢品粉碎作填料是目前可以想見(jiàn)的僅有出路,但存在經(jīng)濟(jì)上是否劃算的問(wèn)題。
對(duì)復(fù)合材料所存在問(wèn)題的對(duì)策
在國(guó)際上,對(duì)復(fù)合材料發(fā)展目前所存在問(wèn)題有如下對(duì)策:
(1)以絕對(duì)優(yōu)勢(shì)占領(lǐng)某些特定產(chǎn)品市場(chǎng),使其它材料無(wú)法與之競(jìng)爭(zhēng),如中、高檔體育用品。隨著社會(huì)老齡化的進(jìn)展和生活質(zhì)量的提高,對(duì)休閑類(lèi)的體育用品的需求量將會(huì)與日俱增。例如碳纖維釣魚(yú)竿,它在碳纖維制品中已經(jīng)占有較大的份額。但是,復(fù)合材料要有大的發(fā)展,必須進(jìn)入汽車(chē)、電子、建筑、紡織、化工、船舶等產(chǎn)量大的領(lǐng)域。同時(shí)要開(kāi)發(fā)利用復(fù)合材料技術(shù)對(duì)現(xiàn)有建筑與結(jié)構(gòu)物(高層建筑、隧道、涵洞、水壩、橋梁、古建筑、甚至木質(zhì)漁船等)的修補(bǔ)、加固和改造,形成新的產(chǎn)業(yè)部門(mén)。
(2)發(fā)揮可整體成型的優(yōu)勢(shì),利用異形織物,制造凈成型產(chǎn)品。
(3)研究廉價(jià)原材料,包括天然材料、工業(yè)副產(chǎn)品、礦渣、廢棄物等。制造中、低檔性能的復(fù)合材料,作為需求量大的代用材料(如代木、代鋼鐵),同時(shí)研究發(fā)展高效、簡(jiǎn)便的工藝方法及連續(xù)生產(chǎn)的工藝設(shè)備,降低生產(chǎn)成本。
(4)大力研究發(fā)展功能復(fù)合材料和機(jī)敏、智能復(fù)合材料。這類(lèi)復(fù)合材料產(chǎn)量小,產(chǎn)值高,能充分利用復(fù)合材料的可設(shè)計(jì)性和復(fù)合效應(yīng),發(fā)揮復(fù)合材料獨(dú)特的特性。
(5)加強(qiáng)對(duì)實(shí)用可靠性的研究。發(fā)展簡(jiǎn)便有效的檢測(cè)評(píng)價(jià)方法,充分利用電子計(jì)算機(jī)和圖象顯示技術(shù)模擬實(shí)際使用材料可靠性保證的程度,發(fā)展動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
(6)探索新的復(fù)合材料,如原位合成(原位生長(zhǎng))復(fù)合材料、納米復(fù)合材料、微細(xì)觀態(tài)復(fù)合材料等。來(lái)解決宏觀復(fù)合材料中存在的界面薄弱環(huán)節(jié),提高增韌效果。
(7)加強(qiáng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究,形成設(shè)計(jì)專(zhuān)家系統(tǒng),充分發(fā)揮復(fù)合效應(yīng)。
(8)發(fā)展熱塑性復(fù)合材料。連續(xù)纖維增強(qiáng)PP(聚丙烯)、PA(聚酰胺)、PC(聚碳酸酯)、PEEK(聚醚醚酮)、PES、PPS(聚苯硫醚)等復(fù)合材料具有與增強(qiáng)熱固性基體相同的良好綜合力學(xué)性能,同時(shí)在材料韌性、耐蝕、耐磨、耐溫方面有明顯優(yōu)勢(shì)。工藝上具有良好二次或多次成型和易于回收的特性,因此具有好的發(fā)展前景。
(9)研究熱塑性高聚物基復(fù)合材料、高分子基原位復(fù)合材料、顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的回收、再加工工藝、再生利用的復(fù)合材料的性能退化率及改進(jìn)措施。