船 艇 Ship & Marine2018·11（下） 军民两用技术与产品 93碳纤维（Carbon fiber）是一种纤维状的碳材料，其有着比钢大的强度、比铝小的密度、比不锈钢更耐腐蚀、比耐热钢更耐高温等性质，再加上其热膨胀系数小、导电性强以及吸能性良好等性能，是一种极具科技含量的新型先进复合材料。鉴于碳纤维复合材料的优良性能，在游艇制造应用中便取得了显著效果，笔者将针对于此展开深入研究。1 碳纤维复合材料的发展随着近年来全球范围内对碳纤维复合材料的大力研发，在降低其成本以及大量投产方面取得了不错九游娱乐官方网站成效。现如今的碳纤维复合材料制造工艺已由过去手糊、喷射等开模...
船 艇 Ship & Marine201811（下） 军民两用技术与产品 93碳纤维（Carbon fiber）是一种纤维状的碳材料，其有着比钢大的强度、比铝小的密度、比不锈钢更耐腐蚀、比耐热钢更耐高温等性质，再加上其热膨胀系数小、导电性强以及吸能性良好等性能，是一种极具科技含量的新型先进复合材料。鉴于碳纤维复合材料的优良性能，在游艇制造应用中便取得了显著效果，笔者将针对于此展开深入研究。1 碳纤维复合材料的发展随着近年来全球范围内对碳纤维复合材料的大力研发，在降低其成本以及大量投产方面取得了不错成效。现如今的碳纤维复合材料制造工艺已由过去手糊、喷射等开模成型的技术逐步转向为闭模成型工艺，其中包含树脂传递成型、真空辅助 RTM 成型、真空树脂浸渍成型等等。诸如此类的闭模成型工艺的灵活性非常高，使得更多不同尺寸与复杂程度高的零部件得到了量产，并且生产速率得到了进一步提高，部件孔隙含量也降低至最低程度，有着不错的部件质量表现。自21世纪以来，我国对碳纤维复合材料的研究便取得了较快发展，其中过去较为落后的硝酸法原丝制造技术已经无法适应技术发展而被淘汰，现如今更多采用的是以二甲基亚砜为溶剂的一步法湿法纺丝新技术，在这项技术的加持下我国碳纤维的制造质量与产量便有了极大提升[1] 。现如今，我国 T300、T700等碳纤维产品便是完全自主技术所研制而成的，在国际范围内都有着良好口碑，获得了不错的市场反响，这类产品已经得到了国际先进水平。2 碳纤维复合材料在游艇制造中的应用优势一方面，相较于传统游艇制造中所采用的金属材料及木材等材料，碳纤维复合材料具备诸多优势。其中同钢或是铝等金属材料比较，应用碳纤维复合材料所制造的游艇零部件，能够保证重量缩减30%-50%，甚至更多。而随着游艇重量的下降，便会体现出更多优势，比如承载量提升、运营成本缩减、燃油效率提高以及温室气体排放量减少，有着更高的环保性能。此外，碳纤维复合材料在游艇制造应用中还可通过整合部件去实现消除紧固件的目的，能够进一步缩减游艇整体质量。另一方面，碳纤维复合材料凭借其高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀等性能优势，表现出来优异的导电性、传热性、抗蠕变性等性能，同过去传统的游艇制造复合材料相比更具优势[2] 。这里所说的传统复合材料便是过去游艇制造中所用的玻璃纤维增强塑料材料，不过因为近年来因为国产碳纤维复合材料的大量投入生产，成本得到了有效降低，再加上玻璃纤维增强塑料材料所制造的游艇刚度不足且船体过重等弊端，在碳纤维复合材料广泛应用之后，其面临着逐步淘汰的境况。此外，碳纤维复合材料作为目前游艇制造的首选材料，能够让原本停留在设计层面的诸多线条流畅或是造型复杂的部件制造成为了现实，进而让更多游艇设计人员得到了更为宽泛的设计自由度。同时，碳纤维复合材料所制造而成的零部件有着更长的使用寿命，游艇后续的维护成本能够得到有效控制，再加上其良好的耐久性与耐腐蚀性，安装成本同样会更低，综合各方因素来看，采用碳纤维复合材料制造的游艇，其造价并不会比传统材料制造的游艇高，甚至会更低。3 碳纤维复合材料在游艇制造中的应用实例碳纤维作为一种先进的复合材料，在近年来呈现出迅猛发展的态势，在游艇制造应用中主要集中于高性能游艇的主承力构件与功能性结构的制造方面。具体来讲，碳纤维复合材料在游艇制造领域中的应用包含赛艇、帆船、双体船等高速艇。在众多全新施建的游艇当中，碳纤维复合材料被广泛应用与船体、龙骨、甲板、横架、桅杆以及船舵等部位。世界上最大的私人帆船“马耳他猎鹰”号，则是在2006年由KPCB 创始人铂金斯耗资1.5亿美元购买所得。该帆船创新地使用了风帆转向的设计，在当年得到了诸多创新设计大奖，体现出了一定的前瞻性。其中，该帆船的每一根桅杆高58.5m，重量大25t，全部有碳纤维复合材料制造而成。现阶段，随着碳纤维复合材料在游艇制造中的应用愈发广泛，我国针对这一领域也加大了研究力度。比如，由上海联亚游艇投资管理有限公司、中国科技院上海高等研究院以及汕头扬帆海天游艇制造公司一同研发打造的“中科联亚”号游艇，便是我国首艘全碳纤维游艇。从游艇的整体结构来看，该游艇的艇身采用了几乎100% 的碳纤维复合材料，使其整体质量较传统游艇减轻了30%，航进速度提升了20%，同时燃料节省了20% 以上，并且有着更高强度的艇身结构[3] 。此外，该游艇还经过了实弹射击测试，这首全碳纤维复合材料游艇能够有效抵挡步枪子弹的设计，具备惊人的防弹功能。2014年7月，由 Palmer Johnson 发布的 PJ265超级运动游艇是迄今为止全世界最大的全碳纤维复合材料游艇。该游艇全长48m，不仅造型时尚，其内部空间同样宽敞舒适，是一艘兼具运动美感与乘坐舒适性的超级运动游艇。此外，该游艇配备了 MTU2000发动机，用来驱动穿浪型全排船体，可轻松突破32节航速，相比较同尺寸其他材料制造而成的游艇，这艘全碳纤维复合材料游艇能够节省约50% 的燃油。4 结束语综上所述，碳纤维复合材料凭借其优良性能，在如今的高科技领域应用中占据着关键性地位，其今后的应用发展一定会更具成效，有着广阔的应用前景。随着社会时代的发展，碳纤维的制造工艺也在快速进步，其生产成本会随着制作工艺水平的提升而逐步降低，应用所涉及领域也会进一步扩大，在游艇制造工业中便会得到越来越多的应用。参考文献1 于长春.浅析碳纤维复合材料的钻削加工概况和发展趋势[J].民营科技，2018（04）：58-59.2 佟猛.碳纤维树脂基复合材料在车辆制造中的应用[J].现代盐化工，2018，45（02）：71-72.3 焦明鑫.碳纤维复合材料在游艇制造中的应用[J].中国船检，2017（10）：79-81.摘 要 碳纤维复合材料主要是由树脂、碳、陶瓷、金属等材料复合而成，具有优良的力学性能且具备轻质量、高强度、耐腐蚀、可设计性强、稳定性高等特点的先进复合材料，在游艇制造中有着广泛应用，取得了不错的应用效果。鉴于此，文章将主要针对碳纤维复合材料在游艇制造中的应用展开深入分析。关键词 碳纤维复合材料 ；游艇制造 ；应用文章编号：1009-8119（2018）11（2）-0093-01碳纤维复合材料在游艇制造中的应用宫利军（江龙船艇科技股份有限公司，珠海 519050）万方数据
