1、復(fù)合材料特性及其船舶應(yīng)用優(yōu)勢
由于復(fù)合材料具有質(zhì)量輕、耐腐蝕、設(shè)計性高等特點，因此成為未來艦船裝備追求更大有效負載、更強綜合隱身能力、更低全壽期費用的最佳材料之一。尤其是碳纖維復(fù)合材料與常用船體金屬如鋼、鋁合金相比，具有輕質(zhì)、高比強度的特點，因此，可有效提高艦船的穩(wěn)定性、航速及運載能力；而且通過工藝設(shè)計，可以加工成具有流線型及其它復(fù)雜形狀。此外，在碳纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計中通過增強內(nèi)部構(gòu)件在阻尼振動下的穩(wěn)定性可以有效減少噪音的產(chǎn)生。碳纖維復(fù)合材料在船舶上層建筑中應(yīng)用可減輕質(zhì)量、提高安全性能，用于艦船推進器時，可減輕推進器質(zhì)量、降低油耗、 延長壽命，用于桅桿、船體結(jié)構(gòu)時，可增加整體強度。目前碳纖維復(fù)合材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于競賽類船舶、超豪華游艇、高速客船以及軍事用途的船舶等。 2、復(fù)合材料特性在船舶領(lǐng)域應(yīng)用發(fā)展
1960s，國外海軍船舶上層建筑結(jié)構(gòu)中開始采用復(fù)合材料，如巡邏炮艇上的炮艇甲板室。70 年代，一些獵雷艇的上層建筑也開始采用復(fù)合材料，如芬蘭皇家海軍的快速巡邏艇“勞馬”號。90 年代，復(fù)合材料開始應(yīng)用于船舶的全封閉式桅桿/傳感器系統(tǒng)。碳纖維復(fù)合材料實現(xiàn)在船舶領(lǐng)域的全面應(yīng)用始于2000年，當年 6 月下水的瑞典海軍維斯比號護衛(wèi)艦(Stealth Visby) 成為了全球首艘在艦體結(jié)構(gòu)中采用碳纖維復(fù)合材料的海軍艦艇（圖1），艦體通過采用碳纖維復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)，具有高強度、低質(zhì)量、耐沖擊、低雷達和磁場信號等優(yōu)異性能。圖1 維斯比號護衛(wèi)艦(Stealth Visby)
2016年服役的朱姆沃爾特級驅(qū)逐艦（圖2）是美國海軍新一代多用途對地打擊宙斯盾艦，其核心部件——復(fù)合船艛結(jié)構(gòu)（艦上唯一一個單一全封閉式結(jié)構(gòu)，重達 900 噸），充分利用了碳纖維材料和輕木芯的性能特點，并采用空心復(fù)合結(jié)構(gòu)，具有堅固、質(zhì)量輕、耐海水腐蝕等特點。 圖2 朱姆沃爾特級驅(qū)逐艦
在軍用艦艇方面，目前國外新型驅(qū)逐艦如美國 DDG 51 驅(qū)逐艦、DDG 1000 驅(qū)逐艦，英國 45 型驅(qū)逐艦等都是先進樹脂基復(fù)合材料應(yīng)用的典型平臺；在民用船舶領(lǐng)域，復(fù)合材料已經(jīng)在游艇、漁船、救生艇、交通艇和高性能船艇等中獲得了廣泛的應(yīng)用。 復(fù)合材料在船舶結(jié)構(gòu)中的典型應(yīng)用包括船體、船上層建筑、艙壁、螺旋槳、推進軸和舵、內(nèi)部設(shè)備和零件（如熱交換器、設(shè)備基座、閥、泵、管路、護欄）、非耐壓殼體、聲納導(dǎo)流罩、舵、水平翼、推進系統(tǒng)、基座、潛望鏡、魚雷發(fā)射管等等。根據(jù)4月23日廣州賽奧碳纖維技術(shù)有限公司發(fā)布的2019年全球碳纖維需求情況，目前全球碳纖維在船舶領(lǐng)域領(lǐng)域需求為1.1千噸，占全球碳纖維總需求的1%（圖3）。同樣是根據(jù)賽奧碳纖維前兩年統(tǒng)計，2017年、2018年全球船舶用碳纖維需求分別為0.9千噸、1.0千噸。圖3 2019年全球碳纖維需求（來源：賽奧碳纖維）
與之相比，目前國內(nèi)碳纖維在船舶領(lǐng)域領(lǐng)域需求僅為100噸，占國內(nèi)碳纖維總需求的0.3%（圖4）。而在賽奧碳纖維之前統(tǒng)計中，2017年、2018年國內(nèi)碳纖維在船舶領(lǐng)域需求分別為100噸、300噸。圖4 2019年國內(nèi)碳纖維需求（來源：賽奧碳纖維）
通過上述圖3、圖4以及國內(nèi)外碳纖維需求對比（圖5），可以看出目前國外在船舶用碳纖維市場比較穩(wěn)定，每年占比均為1%，隨著全球碳纖維需求量增加，而小幅度穩(wěn)步提升；相比之下，國內(nèi)在船舶用碳纖維領(lǐng)域總體規(guī)模較小，而且國內(nèi)船舶用碳纖維市場發(fā)展相對緩慢。圖5 2019國內(nèi)外碳纖維需求對比（來源：賽奧碳纖維）
綜上所述，目前國外一些船舶尤其是軍用艦艇開始越來越多采用碳纖維復(fù)合材料，相比之下，國內(nèi)碳纖維復(fù)合材料在船舶的應(yīng)用尚在嘗試階段，因此總體規(guī)模相對發(fā)展緩慢。由于碳纖維復(fù)合材料在船舶領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢相比傳統(tǒng)金屬材料比較明顯，因此未來勢必會成為船舶工業(yè)用關(guān)鍵材料之一，也存在廣闊的發(fā)展空間。
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