信息资讯_参考网

信息资讯

2016-04-12

高科技纤维与应用 2016年6期

关键词：碳纤维复合材料飞机

信息资讯

三菱丽阳与丹麦公司合资生产碳纤维风机叶片

最近，三菱丽阳与一家丹麦公司Fiberline Composites成立了一家合资公司，计划共同开发更长、更高效的风机叶片。

Fiberline是一家拥有碳纤维风机叶片生产经验的公司，而隶属于三菱化学的三菱丽阳能够量产工业级碳纤维。合资公司将联合二者优势，依靠完整的供应链节约成本，为风机主机厂商提供碳纤维复合材料风机叶片部件，从而降低风电价格。

合资公司将设在位于丹麦中部的Fiberline Composites的现有工厂内。

三菱丽阳CEO Masayoshi Ozeki称，在高性能拉挤板材的工业化生产方面，Fiberline Composites公司的加盟将带来更强的竞争力和销售业绩。对此，双方都万分期待。

该合作协议及所成立的新公司将对Fiberline集团的销售收入产生较大影响，并会为其丹麦工厂提供更多的就业机会。

赫氏多轴向碳纤维织物新应用—跑车底盘

日前，赫氏的HiMaxTM碳纤维织物增强体被Bright Lite Structures（BLS）公司选中，生产对安全性要求苛刻的E10区域复合材料底盘。多轴向碳纤维织物在撞击过程中将有效提高跑车地板对安全带巨大拉力载荷的承受能力。

E10区域是高性能跑车上的轻量化设计区域，由BLS公司设计开发。他们采用低成本制造技术，将碳纤维复合材料底盘的零部件数量减少至5 个，都连接在中央铝合金柱上。赫氏英国公司联合BLS对1.6×1.7 m的底盘进行了两种碳纤维多轴向织物的工程化轻量化设计，以满足跑车碰撞过程的安全性要求。

HiMaxTM 3D碳纤维织物300 g/m2（75、150和75 g/m2）被用于底盘地板的整个内表面，HiMaxTM 0/90°300 g/m2两轴碳纤维织物被用于安全带插孔及座椅装配插口处。配套的工程解决方案将确保高速碰撞过程中安全带所承受的巨大载荷能通过碳纤维织物分散到尽可能大的区域范围，以保证安全带插头与地板间继续完整和安全的连接。

E10底盘曾于2015年获得了塑料工程协会汽车复合材料会展（ACCE）的“最具创新复合材料部件奖”。目前，BLS公司已经生产制造了几百件E10底盘，未来会有更多订单。

Quickstep每月生产联合攻击战斗机数量突破100 件

先进碳纤维复合材料制造商Quickstep宣布F-35闪电II联合攻击战斗机项目（JSF）零部件月产量首次于2016年9月破百，生产了108 个部件。

Quickstep公司首席执行官兼总裁David Marino称：“Quickstep公司的航空制造业务规模一直在提升，并且JSF项目的部件现在月产量已超过100 件，比预期的时间要早，足以媲美上一财政年度590 件的成绩。我们现在已经做好准备，确立了我们迎接JSF项目增长的产能和能力。这样的表现有利于增加我们与客户之间的订单，并且证明Quickstep有能力交付额外的签约量”。

九月所在的整个季度共完成了256 件产品，这对于JSF项目业务的增长充满了信心。航空制造业务将进一步完成2016年的建设工程，从而满足计划增长的产能需求，支撑改进后的生产效率。目前的基本项目建设让每月的产量超过了100件，使得该里程碑式的成绩提前实现。

Quickstep为Northrop Grumman公司21 种JSF部件的主要全球供应商，包括门、板、蒙皮以及其它部件，同时也是BAE System公司和Marand精密工程公司JSF垂直尾翼的主要供应商。

宝马汽车将减少使用碳纤维材料以保证利润

宝马集团畅销款车型将减少使用昂贵的碳纤维材质，改为成本相对较低的铝、钢等轻质材料，以保证其利润。

轻质车耗油低，电池满电时可行驶更长里程，这是汽车制造商和客户及监管机构所寻求的加分点。电动车越轻，耗电量越少，就能节约成本。电池是电动车上最贵的部分，也是汽车行业一个盈利低，甚至无盈利的部分。尽管碳纤维比铝材质更硬更轻，但是碳纤维更贵。

如何与对手在轻质电动车上竞争并保持利润，宝马集团面对艰难选择。

宝马集团现在结合使用碳纤维和其他轻质材料以在节省成本的条件下减轻车身质量。宝马集团生产总裁Oliver Zipse在一场专门研究轻质材料的新型高科技研究机构的开幕式上表示，“宝马集团正进一步减少碳纤维部件在大规模生产中的成本，并且取得进步。”

2013年宝马集团开发i3城市车系列和i8插电式混合动力车系列，都大量使用碳纤维，2016年10月份早些时候展示的5系列新车主要部件都不再使用碳纤维。宝马i3 EV销量并不景气，一部分原因是由于大量使用碳纤维使其造价昂贵，高达4.5×104欧元（约合3.34×105元人民币）。竞争对手特斯拉的新车Model 3，估价约为3.5×104欧元（约合2.6×105元人民币），已收到4×105份订单。

Chomarat公司研发用于汽车工业的大丝束纤维无卷曲织物

2016年10月13～14日，Chomarat团队在诺克斯维尔JEC论坛介绍了其满足汽车需求并专注于低成本先进复合材料的解决方案。

汽车行业需要重新考虑其战略，并通过创新来满足对二氧化碳减排目标的监管。碳纤维复合材料提供了一个重要的优势，即通过减轻结构质量来实现这些目标。

Chomarat公司正在将大丝束LCCF（低成本碳纤维）制成C-Ply产品，并提出从美国橡树岭国家实验室（ORNL）引进使用低成本碳纤维的优化设计。Chomarat公司正在与一级汽车供应商和ORNL合作加工这些大丝束以满足各项基础标准。

“复合材料构成的解决方案可以降低车辆重量，但其必须在一定条件下具有经济效益才能够大范围应用。每种工艺、材料必须通过竞争才能找到自身的位置。”Chomarat集团总经理Micheal Cognet解释说。

使用LCCF（低成本碳纤维）的C-Ply就是Chomarat研发的最具经济效益的低成本解决方案。

东丽公开新概念车，前格栅采用热塑性CFRP模压成型

东丽于2016年10月6日在东京举办了内部展会“东丽尖端材料展2016”，公开了新概念车“TEEWAVE AC1”。该概念车秉承“凭借材料的力量推动汽车进化”的理念制作而成，为汽车领域提出了树脂、碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）的新应用方案。

应用方案之一是使用热塑性CFRP制造前格栅。与金属格栅相比，CFRP格栅具有质量轻、不生锈和被落石砸中也不会出现凹坑的优点。

据东丽介绍，采用的CFRP是碳纤维（CF）和热塑性树脂聚酰胺6（PA6）混合再模压成型制成的片材，厚度为0.3～0.4 mm，然后在该片材上打孔制造成前格栅。尽管前格栅为曲面部件，但这种CFRP具有柔性，只需沿着格栅的曲面固定住打好孔的片材即可。此外，这种CFRP片材也可加热至200 ℃以上再进行冲压成型。

此外，这种热塑性CFRP还可应用于扬声器格栅等音响部件，以及齿轮等要求具有滑动性的部件。碳纤维偏硬，可以将其添加到树脂中来提高振动衰减率，因此适合用于音响部件。另外，碳纤维与玻璃纤维（GF）不同，具有出色的滑动性，因此还可替代金属用于齿轮等，这是玻璃纤维增强树脂（GFRP）难以实现的。

帝人全球碳纤维业务再动作

帝人集团2016年11月4日宣布，其在美国已完成了约1.8×106m2商用土地的购置，该地块位于美国南卡罗来纳州的格林伍德市。帝人计划建设高效碳纤维生产线，来供给汽车和航空领域的应用需求。该项目总投资约6×108美元，建成后将为当地创造220 个工作岗位。

帝人集团一直致力于采用其核心强项来生产高性能材料。这次投资是对现有的日本、美国和欧洲3 个生产基地业务的再次扩大，加速了在高性能材料制造领域的全球拓展战略。

日本帝人（Teijin）早在2016年5月宣布将在美国设立新的碳纤维生产厂，预计投资3×1010日圆（约2.75×108美元），设立最大产能3 000 t/a的碳纤维工厂。新厂计划2018年开工生产，届时该集团的碳纤维总产能将增至2×104t/a以上，增加约30%，这是该公司自2007年以来最大规模的投资项目。

帝人最早曾在美国田纳西州（Tennessee）建立碳纤维工厂，但在金融海啸后田纳西州工厂停产碳纤维，转而生产飞机刹车用耐热纤维产品；但因飞机与汽车的碳纤维用量日增，因此决定在美设立新碳纤维厂。

美国犹他州立大学着力研发煤炭-沥青基碳纤维生产工艺

犹他大学的研究人员日前启动了一项研究计划，耗资1.6×106美元，旨在将煤炭炼制成沥青，进而转化成碳纤维。美国商务经济促进局局长助理Jay William表示，该项目将获得国家层面的资金支持约7.9×105美元，剩余配套资金将从相关行业及企业处获得。

项目负责人、犹他州立大学化学工程教授Eric Eddings表示说：“鉴于我国煤矿的储量非常丰富，但利用手段较为单一。不管是国家层面还是企业层面，都急于为煤炭找到新的应用方向。如果能找到一条将煤炭转化成碳纤维并且经济有效的方法，将其应用到工业量产品的生产中去，那么未来的市场是无可限量的。而对于煤炭来说，这也是一种比直接燃烧更加环保的利用方式。

传统意义上，煤炭作为燃料被使用，在加热时会产生烃类物质，与氧气混合燃烧释放出热能。但如果生产条件变为无氧，这些烃类物质的分子结构会重组再造，生成人们通常熟知的沥青。然后，沥青可用于生产碳纤维及其复合材料产品。与石油炼化产品聚丙烯腈相比，以煤炭作为原料显而更加经济。

另一方面，将煤当作燃料直接燃烧会产生大量二氧化碳，释放到大气中，对环境造成影响。如果将其用于生产碳纤维，将大大减少碳排放量。

利用此次获得的资金，研究团队可以对犹他州内的煤矿成分进行细致的分析，对其用于沥青基碳纤维生产的做出适用性判断。该研究团队多种沥青变体送往肯塔基大学应用能源研究中心，交予Matthew Weisenberger团队，由后者进行后续碳纤维生产的步骤。这种合作是为了找到碳排放量最小的沥青基碳纤维生产方式。

研究团队还将与犹他先进材料制造研究所合作，研究煤炭-沥青基碳纤维的市场潜力，判断其他产煤地区是否也能从这项技术中获益。

犹他州是先进材料制造业聚集地之一，共有超过30 家从事碳纤维复合材料生产和应用的企业，应用范围涵盖航天、国防、运动器材等，从业人员超过12 000 人。

NASA团队利用碳纤维复合材料设计出可变形机翼

N A S A的自适应数字复合航空结构技术（MADCAT）团队利用碳纤维复合材料，设计了飞行过程中可以改变形状的飞机机翼，从而降低了飞行阻力，提高了飞行效率。

空气动力学的早期研究表明，机翼的形状对飞行有巨大的影响，但是没有“最好的”机翼形状。对于不同的飞机，对于相同飞机的不同航班，甚至对于同一航班的不同航段，最好的机翼形状的定义都是不同的。在任何情况下最好的机翼形状取决于许多因素：比如飞机质量，飞行速度，飞行员是否想爬升或下降。这意味着具有有限数量的可移动表面，因此对于任何确定航班的整个飞行过程，刚性机翼只是一种折衷的设计，不可能是效率最高的机翼形状。提高效率意味着需要更少的燃料，这意味着飞机质量要更轻。

NASA的美国加州硅谷研究中心的自适应数字复合航空结构技术（MADCAT）团队一直执着于使飞机具有更高的飞行效率。他们与来自美国麻省理工学院，康奈尔大学，加州大学圣克鲁斯分校，加州大学伯克利分校和加州大学戴维斯分校的学生合作，该团队正在使用新兴的复合材料制造方法来建立和展示一个能够主动改变形状的超轻型机翼。MADCAT项目的联合主席Kenneth Cheung认为，这可能是绿色航空未来的重要组成部分。

机翼由先进的碳纤维复合材料制成的构件单元建造而成。这些构件块被组装成晶格结构或以重复结构排列，构件的排列方式决定了机翼的弯曲方式。机翼还具有致动器和计算机，能使其变形，以在飞行期间获得所需的形状。这种类型的机翼可以通过减少由诸如襟翼，方向舵、副翼等刚性控制表面所引起阻力的量，来提高未来飞行器中的空气动力学效率。

MADCAT项目由Convergent航空解决方案项目下的ARMD转型航空概念计划提供资助，为下一代研究人员提供了探索新方法，实现空气动力学技术的突破性进展。该团队最近在加利福尼亚莫德斯托附近的远程测试机场测试了新的变形机翼，并且计划进一步发展机翼并评估其可行性。

NASA致力于通过大幅降低其对环境的影响来改进飞行方式，在更拥挤的天空中保持安全的同时提高效率，并为革命性的飞机形状和动力铺平道路。

空客A350-1000飞机成功完成首飞53%机体结构采用复合材料制造

经过4 h 18 m的测试飞行之后，生产序列号为MSN059的首架空客A350-1000飞机于法国当地时间11月24日15时成功降落在法国图卢兹布拉尼亚克机场，顺利完成首飞。

这架A350-1000飞机装配罗尔斯˙罗伊斯全新遄达XWB-97发动机，在法国西南部进行了测试飞行。飞行过程中，机组成员对飞机的操纵和飞行包线进行了测试。一架跟拍飞机全程跟踪了此次飞行，对飞机的各种机动动作进行了拍摄。地面上的专家也通过遥测技术对飞机的飞行全程进行了实时监控。

空中客车公司总裁兼首席执行官法布里斯˙布利叶表示：“今天我们见证了当今最先进最高效客机A350-1000的成功首飞。我向所有对此次成功首飞做出贡献的团队致以热烈祝贺并表示衷心感谢。同时，我们也欣喜地与许多客户在我们的总部图卢兹一同见证了今天这一里程碑事件。”

得益于来自2014年完成的A350-900测试项目的丰富经验，A350-1000项目的飞行测试时间将更短，3 架测试飞机将在一年的时间里完成所有测试和取证工作。MSN059将主要进行性能测试，包括探索飞机的飞行包线、操纵品质、载荷和刹车系统等。第2架A350-1000测试飞机生产序列号为MSN071，它将同样用于包括刹车系统、发动机、机上系统和自动驾驶系统的性能评估测试。生产序列号为MSN065的第3架、也是最后一架A350-1000测试飞机将配备完整客舱，用于客舱和空调系统测试。MSN065还将进行早期远程飞行测试和航路验证测试。全部测试项目完成后，A350-1000将进行型号认证。首架A350-1000预计2017年下半年交付卡塔尔航空运营，卡塔尔航空是A350-1000的最大客户，拥有37 架订单。

根据空客官网信息，A350-1000飞机是空中客车全新的A350 XWB宽体飞机系列中最长的一款，机身总长74.3 m，航程可达1.48×104km，在高密度客舱布局下可以搭载400 名乘客。A350-1000飞机采用了最新的气动方案，燃油效率较同级别远程竞争机型提高了25%。其70%的机体结构由先进的材料制造，包括53%的复合材料结构件及先进的铝合金和钛合金，从而使得机身质量更轻。A350 XWB飞机创新地采用了碳纤维增强复合材料（CFRP）机身，大幅度降低了燃油消耗，同时也更易于维修。A350-1000飞机配备罗罗公司最新的遄达XWB发动机，在起飞时提供432 kN推力，是空中客车飞机选用的推力最大的发动机，同时较同等级竞争机型降低25%的燃油消耗。A350-1000飞机计划于2017年投入运营。截至目前，A350-1000共获得来自五大洲11 家客户的195 架确认订单。

美公司碳芯电缆首获SCS国际认证可降低碳排放27%～31%

美国CTC Global公司近日宣布，旗下ACCC®碳芯导线获得SCS认证公司认证，具有显著提升能效和降低碳排放的性能。并成为世界上首个因此获得权威第三方认证的输电线品牌。目前，输电行业应用最多的仍是传统的ACSR（Aluminum Conducted Steel Reinforced）钢芯导线。SCS认证表明，与之相比，CTC旗下的ACCC®碳芯导线可以减少约27%～31%的碳排放。

SCS公司可持续发展事业部经理Tobias Schults表示说：“此次认证结果表明，ACCC比 ACSR有着较为明显的能效优势。产业界和政府机构通过推广应用碳芯导线输电技术，能够显著降低碳排放，改善地球的生态环境。”

CTC公司全球商务运营副总裁Anne McDowell补充说：“有了SCS公司的权威认证，客户能够更好的认识到ACCC碳芯导线的优势，这对电网运营商、消费者和整个自然环境都有好处。我们希望政府能够尽快行动起来，将ACCC碳芯导线纳入国家电网建设的行动中去。”

SCS公司是全球知名的第3方认证公司，在业内拥有超过30 年的从业经验。此次认证的同时，SCS公司还认证并通过了CTC公司的“输电导线能效评估方案”。以上认证结果均符合ISO14044∶2006标准以及LCA标准。

CTC公司方面称，ACCC碳芯导线采用碳纤维电缆芯专利技术。与传统ACSR导线相比，不仅质量更轻，而且强度更高。通过利用复合材料电缆芯和先进的设计理念，在维持导线直径和质量不变的基础上，ACCC碳芯导线可以比ACSR导线多包裹28%的铝，从而减少输电过程中的能量损失，降低碳排放，同时能在高峰或紧急情况下通过两倍的电量。除此以外，在高负荷状态下，ACCC碳芯导线的电缆芯也不会像ACSR那样发生膨胀变化，这使得输电线减少了弧垂变大的可能性。

此次认证对ACCC碳芯导线在不同尺寸、电压和输电距离下做出了系统全面的性能检测，针对美国、印尼、德国、印度、智利等国的多个项目展开了调研，掌握了大量的实测数据，最后的检测认证报告可以从SCS Global方面获取。

索尔维：耐高温材料Technyl®REDx的突破

全球高性能聚酰胺材料领军企业索尔维近日推出含有“智能分子”自增强技术的新型耐高温聚酰胺6.6（PA66）材料Technyl®REDx。该创新材料以索尔维工程塑料广受业内认可的耐高温技术优势为基础，在要求苛刻的热管理系统中，尤其是汽车行业，表现出比传统特种聚合物更为优异的性能。

“今天，市场上约有1.2×107台发动机采用了Technyl®的耐高温技术。我们的材料使得汽车生产商可以克服发动机尺寸小型化过程中遭遇的温度、压力大幅提升等带来的局限，”索尔维工程塑料全球汽车市场总监James Mitchell博士表示，“新一代发动机需要能够耐受持续的高温压力，同时又不会影响成本和性能的新材料解决方案。”

为了应对这一挑战，索尔维开发了在聚合物链中含有专利自增强技术的Technyl®REDx智能分子材料。这种全新的技术在注塑加工汽车部件时保持非活性状态，材料高流动性可媲美PA66。在汽车使用的过程中，高温会激活这些智能技术，产生快速交联，使产品的力学性能远远超过最初的水平。

图片显示了Technyl®REDx在成型（初始）和在220 ℃环境下放置24 h的力学强度。

Technyl®REDx可以在100 ℃内的节能模温下加工成型，生产工艺简单，成本低。约3 000 h 220 ℃的老化试验展示了其优异的保持性、拉伸性能提高超过了50%，且没有出现断裂。

“由于能够赋予产品长期的热稳定性、优异的加工性能和出色的外观，Technyl®REDx以更低价的材料和生产成本，开启了耐高温应用的全新可能，” Technyl®REDx项目负责人 Antoine Guiu解释道，“Technyl®REDx固有的耐高温特性，使得生产商不再需要采用传统材料所需的隔热防护。”