日前,在北京举行的某次安防展上,一件神奇的避火服吸引了众多观众。
在火场温度达到800℃的环境下,消防员穿着避火服进入30分钟后,其外表面温度升高不超过15℃。该服装可防1100℃的辐射高温,能保护消防员在短时间内穿越火焰区、进入火焰区进行灭火战斗和抢险救援作业。
据介绍,这件消防服表面主要采用了绝热玻璃纤维、铝化玻璃纤维和无铝化玻璃纤维。这种复合材料制成的服装以前一直依赖进口,而近年来,中国复合材料工业取得了长足的进步,一步步缩小了与世界先进水平的差距。
在吸收中创新
何为复合材料?“它是以一种材料为基体,另一种材料为增强体组合而成的材料。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、金属丝和硬质细粒等。”中国复合材料工业协会人士说。
业内专家告诉记者,复合材料中以纤维增强材料应用最广、用量最大。其特点是比重小、比强度和比模量大。
碳化硅纤维与陶瓷复合,使用温度可达1500℃,比超合金涡轮叶片的使用温度(1100℃)高得多。“对复合材料来说,1100度根本不算什么,碳纤维增强碳、石墨纤维增强碳或石墨纤维增强石墨,构成耐烧蚀材料,已用于航天器、火箭导弹和原子能反应堆中。”一位业内人士说。
由于复合材料热稳定性好,比强度、比刚度高,可用于制造飞机机翼和前机身、卫星天线及其支撑结构、太阳能电池翼和外壳、大型运载火箭的壳体、发动机壳体、航天飞机结构件等。从全球范围看,汽车工业还是复合材料最大的用户。另外,复合材料在化工、纺织、医学和机械制造等众多领域,也得到广泛应用。
作为新兴的能源产业,风能产业也越来越多地采用复合材料,应用在转子叶片、机舱罩和整流罩的制造。中国复合材料学会科技发展与咨询委员会委员、中国不饱和聚酯树脂行业协会副秘书长赵鸿汉告诉记者,采用复合材料叶片主要有以下优点:轻质高强、刚度好;复合材料缺口敏感性低,内阻尼大,抗震性能好,疲劳强度高。“风力机安装在户外,近年来又大力发展海上风电场,要受到酸、碱、水汽等各种气候环境的影响,复合材料叶片可满足使用要求;复合材料叶片除了每隔若干年在叶片表面进行涂漆等工作外,一般不需要大的维修。”
巨大的市场需求,让中国复合材料获得了空前发展。中国玻璃钢工业协会发布的数据表明,目前全球复合材料产量约为820万吨,其中中国占16%。2007年中国内地复合材料玻璃纤维产量160万吨,其中115.5万吨用于玻璃钢(FRP)工业;不饱和聚酯树脂(UPR)产量135万吨,其中68.8万吨用于玻璃钢领域、占51%;乙烯基树脂产量12640吨,胶衣树脂产量15870吨。