碳纖維可以應(yīng)用在在水下耐壓倉(cāng)上嗎？

    碳纖維材料不僅可以用在天上，同樣也可以用在水下?？缮暇盘鞌?jiān)?，可下五洋捉鱉，碳纖維材料確實(shí)有這樣的能力。碳纖維復(fù)合材料可以用在船舶艦艇上，還可以在海洋環(huán)境中使用，那它可以應(yīng)用在水下耐壓倉(cāng)上嗎？

 

 

    碳纖維復(fù)合材料具備較好的防水防潮性能

 

    碳纖維復(fù)合材料的核心優(yōu)勢(shì)在于重量輕，同時(shí)比強(qiáng)度和比模量遠(yuǎn)超金屬材料，連耐疲勞性也非常出色，這些特性決定了它可以用在航空航天領(lǐng)域，比其他復(fù)合材料更能適應(yīng)惡劣的環(huán)境。其實(shí)碳纖維復(fù)合材料還有非常好的防水防潮性能，這也是它能在水下環(huán)境應(yīng)用的先決條件。

 

    碳纖維絲束是有含碳量超過(guò)95%的碳元素構(gòu)成，并不會(huì)溶于水中。碳材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，同樣可以防止水分子的滲入，防水防潮性能較好。而樹(shù)脂基體，拿常用的環(huán)氧樹(shù)脂來(lái)舉例，該樹(shù)脂材料經(jīng)常用作環(huán)氧地坪之用，可有效防水防潮。因此碳纖維復(fù)合材料制成的碳纖維板具有不錯(cuò)的防水防潮能力。

 

 

    碳纖維可以應(yīng)用在在水下耐壓倉(cāng)上嗎？

 

    水下耐壓倉(cāng)是深潛器、滑翔機(jī)等水下設(shè)備的核心部件，在設(shè)計(jì)和選材上的要求非常嚴(yán)格，尤其在深度較大的海洋中使用時(shí)，需要能夠承受巨大的壓力。比如世界公認(rèn)深度最大的馬里亞納海溝，水下11000米的深度需要承受上萬(wàn)噸的壓力。這樣的壓力，普通的金屬是無(wú)法承受的，碳纖維復(fù)合材料和其他的一些耐壓能力極好的特殊金屬就派上了用場(chǎng)。

 

    將碳纖維應(yīng)用于耐壓艙，可使整體結(jié)構(gòu)具有工作深度大、重量輕、容重比小等優(yōu)點(diǎn)。20世紀(jì)90年代，美國(guó)使用碳纖維對(duì)深潛器的原始結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了與之對(duì)應(yīng)水下搜索系統(tǒng)的更新升級(jí)，使用狀況顯示在滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)浮力要求的同時(shí)，容重比明顯減小，并且下潛深度可達(dá)6096m。

 

    2017年3月，由沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所研制的“海翼7000”水下滑翔機(jī)在馬里亞納海溝進(jìn)行深?？茖W(xué)考察任務(wù)，滑翔機(jī)的耐壓結(jié)構(gòu)諸多部件使用碳纖維，這次科學(xué)考察任務(wù)中滑翔機(jī)的最大連續(xù)工作深度為6239m，創(chuàng)造了多項(xiàng)世界紀(jì)錄。2021年西北工業(yè)大學(xué)潘光教授團(tuán)隊(duì)研究了碳纖維耐壓柱體屈曲失效機(jī)理，分析了不同厚度及橢圓度的碳纖維柱體抗屈曲性能。

 

    碳纖維和鈦合金等是目前應(yīng)用在深海探索方面非常重要的材料，當(dāng)然并不是一般的碳纖維都可以用在該領(lǐng)域的。高強(qiáng)度、高模量或高強(qiáng)高模的碳纖維，配合樹(shù)脂基、碳基、陶瓷基等，形成的高性能復(fù)合材料才能挑戰(zhàn)極端的物理環(huán)境。

 

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