Materialklassifizierung

Unter Verbundwerkstoff versteht man ein Material, das aus zwei oder mehr verschiedenen Stoffen besteht, die auf unterschiedliche Weise kombiniert werden. Es kann die Vorteile verschiedener Materialien nutzen, die Mängel eines einzelnen Materials überwinden und den Anwendungsbereich von Materialien erweitern. Aufgrund der Eigenschaften von geringem Gewicht, hoher Festigkeit, bequemer Verarbeitung und Formung, ausgezeichneter Elastizität, chemischer Korrosionsbeständigkeit und guter Wetterbeständigkeit haben Verbundwerkstoffe nach und nach Holz- und Metalllegierungen ersetzt und werden häufig in der Luft- und Raumfahrt, im Automobilbau sowie in der Elektro- und Elektronikindustrie eingesetzt. Bauwesen, Fitnessgeräte und andere Bereiche haben sich in den letzten Jahren rasant entwickelt.

Material, Verarbeitung, Formart

Mit der Entwicklung von Wissenschaft und Technologie verbessert sich die Technologie von Harzen und Glasfasern weiter, und die Produktionskapazität der Hersteller hat sich im Allgemeinen verbessert, so dass der Preis und die Kosten von glasfaserverstärkten Verbundwerkstoffen von vielen Branchen akzeptiert wurden, aber die Die Festigkeit glasfaserverstärkter Verbundwerkstoffe reicht nicht aus. vergleichbar mit Metall. Daher sind nacheinander Kohlefasern, Borfasern und andere verstärkte Verbundwerkstoffe auf den Markt gekommen, wodurch die Familie der Polymerverbundwerkstoffe vollständiger wurde und für viele Branchen zu einem unverzichtbaren Material geworden ist. Derzeit beträgt die jährliche Produktion von Verbundwerkstoffen weltweit mehr als 5,5 Millionen Tonnen und der jährliche Produktionswert hat mehr als 130 Milliarden US-Dollar erreicht. Wenn die hochwertigen Produkte der militärischen Luft- und Raumfahrt in Europa und den Vereinigten Staaten einbezogen werden, wird der Produktionswert noch erstaunlicher sein. Aus globaler Sicht konzentriert sich die Produktion von Verbundwerkstoffen weltweit hauptsächlich auf Europa, Amerika und Ostasien.

In den letzten Jahren sind Produktion und Nachfrage von Verbundwerkstoffen in Europa und den USA weiter gewachsen, während sich Japan in Asien aufgrund des wirtschaftlichen Abschwungs relativ langsam entwickelt hat, sich der Markt in China, insbesondere auf dem chinesischen Festland, jedoch rasant entwickelt . Nach den Statistiken von PPG, dem weltweit größten Hersteller von Verbundwerkstoffen, betrug der weltweite Anteil von Verbundwerkstoffen in Europa im Jahr 2000 etwa 32 %, und die Jahresproduktion lag bei etwa 2 Millionen Tonnen. Gleichzeitig war die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate von Verbundwerkstoffen in den 1990er Jahren in den Vereinigten Staaten etwa doppelt so hoch wie die Wachstumsrate des US-BIP und erreichte 4 bis 6 %. Im Jahr 2000 erreichte die jährliche Produktion von Verbundwerkstoffen in den Vereinigten Staaten etwa 1,7 Millionen Tonnen. Insbesondere die rasante Zunahme von Verbundwerkstoffen für Automobile hat zu einem Wiederaufleben amerikanischer Automobile auf dem Weltmarkt geführt. Die Entwicklung von Verbundwerkstoffen in Asien in den letzten Jahren steht in engem Zusammenhang mit den allgemeinen Veränderungen in der politischen Ökonomie, und der Anteil der Länder variiert stark. Insgesamt werden Verbundwerkstoffe in Asien weiter wachsen, mit einer Gesamtproduktion von etwa 1,45 Millionen Tonnen im Jahr 2000 und einer voraussichtlichen Gesamtproduktion von 1,8 Millionen Tonnen im Jahr 2005.

Materialentwicklungsgeschichte

Aus anwendungstechnischer Sicht werden Verbundwerkstoffe hauptsächlich in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und anderen Industriezweigen in den USA und Europa eingesetzt. Im Jahr 2000 belief sich die Menge an Verbundwerkstoffen, die in den Vereinigten Staaten für Autoteile verwendet wurden, auf 148.000 Tonnen, und die Menge an Verbundwerkstoffen, die für europäische Autoteile verwendet wurde, wurde im Jahr 2003 auf 105.000 Tonnen geschätzt. In Japan werden Verbundwerkstoffe hauptsächlich für den Wohnungsbau verwendet Bauwesen, wie z. B. Badezimmerausstattung. Weltweit gesehen ist die Automobilindustrie jedoch der größte Anwender von Verbundwerkstoffen, das zukünftige Entwicklungspotenzial ist noch enorm und viele neue Technologien werden derzeit entwickelt. Um beispielsweise Motorgeräusche zu reduzieren und den Komfort von Autos zu erhöhen, werden Anstrengungen unternommen, vibrationsdämpfende Stahlplatten mit thermoplastischem Harz zu entwickeln, die zwischen zwei Schichten kaltgewalzter Bleche haften; Für Pleuel und Lagerbuchse werden inzwischen Metallmatrix-Verbundwerkstoffe verwendet. Um den Leichtbauanforderungen von Automobilen gerecht zu werden, werden in der Automobilindustrie immer mehr neue Verbundwerkstoffe eingesetzt. Gleichzeitig wurde mit der zunehmenden Betonung von Umweltschutzthemen in den letzten Jahren auch der Einsatz von Polymerverbundwerkstoffen als Ersatz für Holz weiter vorangetrieben. Beispielsweise werden aus Pflanzenfasern und Kunststoffabfällen verarbeitete Verbundmaterialien in Nordamerika häufig als Paletten und Verpackungskartons als Ersatz für Holzprodukte verwendet. Auch abbaubare Verbundwerkstoffe sind in den Fokus der Entwicklung und Forschung im In- und Ausland gerückt.

Darüber hinaus hat die Nanotechnologie nach und nach die Aufmerksamkeit der Menschen auf sich gezogen, und auch die Forschung und Entwicklung von Nanokompositmaterialien ist zu einem neuen Hotspot geworden. Nanomodifizierte Kunststoffe können den Aggregatzustand und die Kristallmorphologie von Kunststoffen verändern, sodass sie neue Eigenschaften aufweisen. Während der unvereinbare Widerspruch zwischen Steifigkeit und Zähigkeit herkömmlicher Materialien überwunden wird, werden die umfassenden Eigenschaften der Materialien erheblich verbessert.