航空视角中的热塑性复合材料

　　在漫长的时间段里面，金属一直是商业航空市场的首选材料，然而聚合物复合材料正在取得重大突破，尤其是热塑性复合材料中为代表的玻璃纤维、碳纤维复材正在航空航天供应链中逐步取缔金属，在波音787和空客A350的发展中得到了最佳印证。

　　什么是复合材料？

　　简单来说，复合材料是由两种或多种材料组合而成，创造出一种性能超越各组分总和的高性能材料。其优点众多，包括重量减轻、优异的力学性能，以及降低成本和提高加工效率。

　　那我们这里说到航空航天中的热塑性复合材料，就是由PEEK(聚醚醚酮)、PAEK(聚芳醚酮)、PEKK(聚芳醚酮)、PPS(聚苯硫醚)等热塑性树脂聚合物组成，这些聚合物作为基体材料，与高体积分数的连续碳纤维或玻璃纤维相结合，提供所需的性能特性。此前在上海国际复合材料工业技术博览会上智上新材料科技就展出了国内的连续碳纤维PEEK复合材料，引得不少人在此驻足，通过了解这里面就有很多人就是航空航天领域中的相关人员。现如今智上新材料科技开始量产的有多种规格的PEEK碳纤维复材其中以单向(UD)预浸带、织物居多，也有实际的产品打样。

　　打破了国际上对我们的技术封锁，伴随着制备技术上的不断创新和发展，连续碳纤维+中高端热塑性树脂的应用形式将在更多高端领域发挥出重要作用。

　　为何热塑性复合材料能成为有效的金属替代品？

　　热塑性复合材料瞄准了铝、钛和钢等金属的替代，原因在于它们能带来多项优势：

　　1.高达60%的减重：与传统金属和金属合金零件相比，热塑性复合材料显著减轻了重量。

　　2.高达5倍的比强度：这些复合材料具有出色的强度与重量比。

　　3.高达2倍的比刚度：它们提供与金属相当甚至更好的刚度。

　　4.高达4倍的疲劳性能：热塑性复合材料在耐久性方面表现出色。

　　5.高效的非热压罐加工工艺：与传统热固性复合材料不同，热塑性材料可以在无烤箱条件下生产，从而减少生产时间和成本。

　　6.自由整合零件和优化设计：它们的多功能性允许创造性的设计解决方案。

　　也是因为这些卓越的性能，热塑性复合材料组件提供了与传统金属和金属合金部件相比具有重量减轻优势的替代方案，这得益于其较高的比强度和比刚度。

　　那么，是什么使得热塑性复材在整个供应链中极具吸引力？

　　答案在于降低成本的能力。热塑性复合材料的真实价值在于其从一开始就通过更快的加工周期和非热压罐工艺降低了成本。

　　通过将层压复合材料与注塑化合物相结合，可以快速制造出混合部件，其成本低于金属加工。

　　设计优化有助于简化安装过程。

　　使用聚合物复合材料减轻飞机重量意味着更高的燃油效率和更低的运营成本。

　　长期的力学性能和改善的韧性有助于减少维护成本。

　　所有这些优点累积起来，成就了难以企及的性能表现，并构成了采用热塑性复合材料以满足日益增长的航空航天行业需求的关键理由。

　　在整个的热塑性复合材料中，又以热塑性碳纤维复合材料为主要为科研对象，目前国内在该领域中才刚刚起步，涌现了一大批进入该领域的企业，其中智上新材就在今年展示了自己的新产品——连续碳纤维增强聚醚醚酮UD、连续碳纤维增强聚苯硫醚UD及相关零部件产品。这种热塑性碳纤维复合材料从树脂基体和增强体两方面加持，充分发挥出二者的性能优势，更符合航空航天领域的实际需求，材料行业的不断深入下，必然会把该材料带来新的应用高潮。