Ногоон дэд бүтцэд зориулсан базальт эслэг ба хөнгөн нисэхэд зориулсан нүүрстөрөгчийн эслэг: Аж үйлдвэрийн ландшафтын хэлбэрийг өөрчилдөг өндөр хүчин чадалтай утас

Базальт эслэг: Байгалийн цаг агаарын эсэргүүцэл нь "Хүчтэй суурь, өндөр үр ашигтай" дэд бүтцийг бэхжүүлдэг.

Базальт эслэгбайгалийн гаралтай материалаар хийгдсэн Базальт рок хайлуулж, 1450-1500°С-ийн өндөр температурт утас болгон татна. Энэ нь гурвалсан шинж чанарыг хослуулсан:хүчил шүлтэнд тэсвэртэй, хөгшрөлтийн эсрэг ба Өндөр хүч чадал. Түүний гүйцэтгэл нь "урт наслалт, бага засвар үйлчилгээ, ногоон ашиглалт" гэсэн дэд бүтцийн үндсэн шаардлагад бүрэн нийцдэг. Энэ нь гүүрийг бэхжүүлэх, авто замын инженерчлэл, далайн дэд бүтэц гэх мэт хувилбаруудад томоохон хэмжээний нээлт хийсэн.

1. Үндсэн шинж чанарууд: Дэд бүтцийн хувьд "байгалийн зохицол"

Дэд бүтцэд ашигладаг уламжлалт утастай харьцуулахад (жишээлбэл, шилэн утас, ган арматур) базальт эслэг-ийн өвөрмөц давуу тал нь гурван чиглэлээр илт харагдаж байна.

• Хүрээлэн буй орчны хэт тэсвэртэй байдал: Энэ нь -269 ° C-аас 700 ° C хүртэл урт хугацааны үйлчилгээний температуртай бөгөөд 1200 ° C-ийн агшин зуурын температурыг тэсвэрлэх чадвартай. 2-12 рН-тэй хүчиллэг ба шүлтлэг орчинд түүний бат бөх чанарыг хадгалах түвшин 90% -иас давсан нь шилэн эслэгээс хамаагүй дээр юм (рН 4-9 орчинд хүч чадлынхаа 30% -ийг алддаг).

• Тэнцвэртэй механик шинж чанарууд: Суналтын бат бэх нь 3500-4800 МПа (энгийн ган арматураас 3-4 дахин), уян хатан модуль нь 80-110 ГПа хүрдэг. Түүний нягт нь зөвхөн 2.6-2.8 г / см³, гангийн 1/3 орчим нь хүч чадлыг хөнгөн жинтэй хослуулдаг.

• Ногоон амьдралын мөчлөг: Түүхий эд нь байгалийн чулуулаг, үйлдвэрлэлийн процесст хортой нэмэлт бодис хэрэглэдэггүй, устгасны дараа байгалийн жамаар муудаж болно. Түүний бүрэн ашиглалтын мөчлөгийн нүүрстөрөгчийн ул мөр нь шилэн шилэнээс 40%-иар бага бөгөөд дэд бүтцийн "Хос нүүрстөрөгч"-ийн шаардлагад нийцдэг.

2. Дэд бүтцийн ололт амжилт: "Арматур, засвар"-аас "Шинэ барилгын шинэчлэл" хүртэл

Базальт эслэг Уламжлалт дэд бүтцийг бэхжүүлэхээс шинэ барилгын төслүүдэд бүтцийн сайжруулалт хүртэл өргөжин тэлж, хэрэглээний иж бүрэн сүлжээг бүрдүүлсэн:

• Гүүрний арматур: Ашиглалтын хугацааг уртасгаж, засвар үйлчилгээний зардлыг бууруулдаг.

  Уламжлалт гүүрний арматур нь ган хавтанг холбох (зэврэлтэнд өртөмтгий) эсвэл энгийн FRP (цаг агаарын эсэргүүцэл муу) дээр тулгуурладаг. Базальт эслэгээр бэхжүүлсэн полимер (BFRP) нийлмэл материалууд нь "зэврэлт хангалтгүй даацын" асуудлыг "ган арматурыг орлуулах BFRP арматур" болон "BFRP даавууны наалдамхай арматур" гэсэн хоёр шийдлээр шийддэг. Жишээлбэл, голын хөндлөн гүүр нь тавцангийн хучилтын давхаргад уламжлалт ган арматурыг орлуулахын тулд BFRP арматурыг ашигласан. Энэ нь жинг 40%-иар бууруулаад зогсохгүй голын давснаас үүдэлтэй ган арматурын зэврэлтээс урьдчилан сэргийлж, гүүрний ашиглалтын хугацааг 50 жил байсныг 100 жил болгон уртасгаж, жилийн засвар үйлчилгээний зардлыг 60%-иар бууруулсан байна. Өөр нэг хуучин бетонон гүүрийг 2 мм-ийн зузаантай BFRP даавуугаар бэхэлсэн нь гулзайлтын хүчин чадлыг 35% нэмэгдүүлж, арматурын хугацааг 15-аас 7 хоног болгон богиносгож, замын хөдөлгөөний саатлыг багасгасан.

• Замын инженерчлэл: Хагарлын эсэргүүцлийг сайжруулж, хүнд даацын шаардлагыг хангана.

  Хурдны зам болон хүнд даацын замын суурь давхаргад базальт эслэг (жингийн 0.3%-0.5%) нэмэх нь эслэгийн "гүүр барих" нөлөөгөөр хагарлын тархалтыг саатуулдаг. Энэ нь замын гадаргуугийн хагарлын эсэргүүцлийг 25%, хагарлын эсэргүүцлийг 30% сайжруулдаг. Энэхүү технологийг хэрэгжүүлсний дараа Шаньси мужид нүүрс тээвэрлэх шугамын ашиглалтын хугацаа 5-8 жил болж, жилийн засвар үйлчилгээний хөрөнгө оруулалтыг 2 сая гаруй юаниар бууруулсан байна. Үүнээс гадна базальт эслэгийг нэвчилттэй хучилтыг бэхжүүлэхэд ашигладаг. Түүний цаг агаарын эсэргүүцэл нь -30°С-аас 60°С-ийн температурын өөрчлөлтөд ус нэвчдэг бүтэц нь хэврэг болдоггүй бөгөөд нэвчих чадвар нь урт хугацаанд 80% -иас дээш хэвээр байгаа нь "хөвөн хотуудыг" байгуулахад хувь нэмэр оруулдаг.

• Далайн дэд бүтэц: Давсны зэврэлтийг эсэргүүцэж, барилгын зардлыг бууруулдаг.

  Далайн терминалууд, далай дамнасан хонгилууд болон бусад байгууламжууд нь давс ихтэй шүрших, далайн түрлэгийн элэгдэлд удаан хугацаагаар өртдөг. Уламжлалт ган хийц нь зэвийг байнга арилгаж, будах шаардлагатай байдаг (жилийн засвар үйлчилгээний зардал 10 юань/м²-ээс их байдаг). Гэсэн хэдий ч, базальт шилэн нийлмэл профиль (BFRP хоолой, овоолго гэх мэт) давс цацах орчинд 1000 цагийн дараа 95% -ийн бат бөх чанарыг хадгалах чадвартай бөгөөд зэврэлтээс хамгаалах засвар үйлчилгээ шаарддаггүй. Шенжен дэх далайн фермийн хөлөг онгоцны зогсоол нь ган овоолгын оронд BFRP овоолго ашигласан. Нэг овоолгын зардал 15%-иар өндөр байсан ч амьдралын мөчлөгийн нийт зардал (50 гаруй жил) 40%-иар буурч, мөн ган овоолгын зэврэлтээс үүдэлтэй далайн бохирдлоос сэргийлсэн.

3. Олон салбарын өргөтгөл: Дэд бүтцээс шинэ эрчим хүч, хамгаалалтын талбарууд хүртэл

Базальт фибрийн гүйцэтгэлийн давуу талууд нь шинэ эрчим хүч, өндөр чанартай хамгаалалтын талбарт нэвтэрч, "нэг материал, олон хэрэглээ" хэрэглээний ландшафтыг бий болгож байна.

• Шинэ эрчим хүч: Салхин турбины ир нь базальт болон шилэн утаснуудын эрлийз арматурыг ашигладаг бөгөөд энэ нь бүрэн нүүрстөрөгчийн шилэн уусмалтай харьцуулахад зардлыг 50% бууруулдаг. Мөн элсний элэгдлийг эсэргүүцэх чадварыг 40%-иар сайжруулснаар баруун хойд Хятад болон Төв Азийн элс ихтэй орчинд тохиромжтой. Нэмж дурдахад, фотоволтайк суурилуулалтанд зориулсан BFRP профиль нь жинг 60% бууруулж, зэврэлтээс хамгаалах чадвар нь угсралтын ашиглалтын хугацааг 10-аас 25 жил хүртэл уртасгаж, нарны фермийн ашиглалт, засвар үйлчилгээний зардлыг бууруулдаг.

• Хамгаалалтын хэрэгсэл: Базальт эслэгээр хийсэн галын хөнжил нь 1200 ° C-ийн температурыг тэсвэрлэх чадвартай бөгөөд хорт хий ялгаруулахгүйгээр барилгын галын үед галын тархалтыг үр дүнтэй хаадаг. Базальт шилэн даавуугаар хийсэн сум нэвтэрдэггүй хантааз нь ердөө 200 г/м² гадаргуугийн нягттай бөгөөд сум нэвтэрдэггүй хантаазны жингээс 20% хөнгөн жинтэй NIJ IIIA зэрэглэлд хүрдэг.

Нүүрстөрөгчийн эслэг: Хөнгөн жингийн давуу талууд нь нисэхийн "үр ашиг, нүүрстөрөгчийн хийг бууруулах"-ыг тэргүүлдэг.

"Өвөрмөц хүч чадал нь гангаас 6 дахин, нягт нь гангийн 1/4-тэй тэнцэхүйц" нүүрстөрөгчийн эслэг нь "жин бууруулах, эрчим хүчний хэмнэлт, ялгаруулалтыг бууруулах" хоорондын зөрчлийг шийдвэрлэхэд сансар судлалын салбарт гол материал болжээ. Онгоцны бүтцийн эд ангиас эхлээд хөдөлгүүрийн эд анги хүртэл түүний хэрэглээ тасралтгүй гүнзгийрч, шинэ эрчим хүчний тээврийн хэрэгсэл, дээд зэрэглэлийн тоног төхөөрөмж болон өргөжин тэлж, олон салбарын хөнгөн жингийн шинэчлэлийг хөдөлгөж байна.

1. Үндсэн шинж чанарууд: Агаарын тээврийн "Нүүрстөрөгч багатай үндсэн материал"

Нисэхийн салбарын "хөнгөн жинтэй, өндөр найдвартай байдал, ядрахад тэсвэртэй" эрэлт хэрэгцээ нь нүүрстөрөгчийн файберын шинж чанаруудтай төгс нийцдэг.

• Хэт хөнгөн жин: T800 ангиллын карбон файбер нь 1.7 г/см³ нягттай, хөнгөн цагааны хайлшаас ердөө 60% (2.8 г/см³) байдаг. Үүнийг онгоцны бүтцийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд ашиглах нь жинг 30% -50% бууруулж, түлшний зарцуулалтыг шууд бууруулдаг (нисэхийн мэдээллээс харахад жингийн бууралтын 1% тутамд жилийн түлшний зарцуулалт 0.7% -1% -иар буурдаг).

• Ядаргааны өндөр эсэргүүцэл: Нүүрстөрөгчийн файбер нийлмэл материалын ядрах хугацаа нь 10⁷ мөчлөгт хүрч болох бөгөөд энэ нь хөнгөн цагааны хайлшаас 3-5 дахин их юм. Энэ нь агаарын хөлгийн бүтцийн эд ангиудын засвар үйлчилгээ, солих давтамжийг бууруулж, бүхэл бүтэн онгоцны ашиглалтын хугацааг уртасгадаг.

• Хүчтэй дизайн: Шилэн давхаргын өнцгийг (0°/±45°/90°) тохируулснаар эд ангиудын механик шинж чанаруудыг их бие, далавч зэрэг даацын нарийн төвөгтэй байгууламжийн шаардлагад нийцүүлэн өөрчилж, оновчтой болгох боломжтой.

2. Нисэхийн нээлтүүд: "Бүтцийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд" -ээс "Хөдөлгүүрийн эд анги" хүртэл

Нисэх онгоцонд нүүрстөрөгчийн файберыг ашиглах нь даацын бус эд ангиас (дотоод хавтан гэх мэт) үндсэн даацын бүрэлдэхүүн хэсэг болгон сайжруулж, өндөр температурт хөдөлгүүрийн эд ангиудыг хүртэл өргөжүүлж, онгоцны үр ашгийг дээшлүүлэх гол хөдөлгөгч хүч болж байна.

• Нисэх онгоцны бүтцийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд: Жин, түлшний зарцуулалтыг бууруулж, нислэгийн хүрээг уртасгана.

  Boeing 787 Dreamliner нь их бие, далавч зэрэг даацын гол байгууламжуудад нүүрстөрөгчийн шилэн нийлмэл материалыг ашигладаг бөгөөд нийлмэл материал нь онгоцны жингийн 50%-ийг эзэлдэг. Энэ нь нийт жинг 15% (ойролцоогоор 2.3 тонн) бууруулж, түлшний үр ашгийг 20% сайжруулж, уламжлалт 12,000 км-ээс 15,000 км хүртэл уртасгах боломжийг олгодог. Airbus A350 XWB-ийн карбон файбер далавч нь "нэг хэсэг хэвлэх" процессыг ашигладаг бөгөөд уламжлалт хөнгөн цагаан хайлшаар хийсэн далавчны эд ангиудын тоог 1500-аас 800 болгон бууруулсан. Энэ нь жинг 40%-иар бууруулаад зогсохгүй угсралтын алдааг багасгаж, нислэгийн тогтвортой байдлыг сайжруулдаг.

  Дотоодын томоохон нисэх онгоцны салбарт C919-ийн дараагийн сайжруулсан хувилбар нь үндсэн далавчны цацраг, сүүл зэрэг бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд анхаарлаа төвлөрүүлж, нүүрстөрөгчийн шилэн нийлмэл материалын хэрэглээг 12% -иас 25% хүртэл нэмэгдүүлэхээр төлөвлөж байна. Ингэснээр агаарын хөлгийн жин 8%-иар буурч, жилийн түлшний зарцуулалт 600 тонноор буурч, дотоодын агаарын тээврийн салбарын нүүрстөрөгчийн хий багатай хэрэгцээ шаардлагад нийцнэ гэж үзэж байна.

• Хөдөлгүүрийн эд анги: Өндөр температурын шинэчлэл, гүйцэтгэлийн саад бэрхшээлийг арилгах.

  Уламжлалт нисэхийн хөдөлгүүрийн эд ангиуд нь өндөр температурт хайлш (никель дээр суурилсан хайлш гэх мэт) дээр тулгуурладаг бөгөөд тэдгээр нь хүнд бөгөөд температурын эсэргүүцэл нь хязгаарлагдмал байдаг (ойролцоогоор 1100 ° C). Гэсэн хэдий ч нүүрстөрөгчийн эслэгээр бэхжүүлсэн керамик матрицын нийлмэл материал (C/C-SiC) нь 1600 ° C-ийн температурыг тэсвэрлэхийн зэрэгцээ жинг 40% бууруулдаг. GE Aviation-ийн GE9X хөдөлгүүр нь нүүрстөрөгчийн файбер нийлмэл сэнсний ирийг ашигладаг бөгөөд хөнгөн цагааны хайлшны нэг ирний жинг 3.5 кг-аас 2.1 кг хүртэл бууруулсан. Сэнсний диаметр нь 3.4 метрт хүрч, хүч ба жингийн харьцааг 15% сайжруулдаг. Pratt & Whitney-ийн PW1100G хөдөлгүүр нь карбон файбер нийлмэл сэнсний хайрцгийг ашигладаг бөгөөд жинг 30%-иар бууруулж, цохилтын эсэргүүцлийг 25%-иар нэмэгдүүлж, гадны биет залгихаас үүсэх гэмтлийн эрсдлийг бууруулдаг.

3. Олон салбарын тэлэлт: Нисэхээс эхлээд автомашин, өндөр зэрэглэлийн тоног төхөөрөмжийн хөнгөн жингийн хувьсгал хүртэл

Нүүрстөрөгчийн файберын хөнгөн жингийн давуу тал нь олон салбарыг хамарч, шинэ эрчим хүчний тээврийн хэрэгсэл, өндөр зэрэглэлийн тоног төхөөрөмжийн гүйцэтгэлийг сайжруулахад хүргэдэг.

• Шинэ эрчим хүчний машинууд: Tesla Cybertruck-ийн нүүрстөрөгчийн файбер монокок их бие нь жинг 30% бууруулж, 480 км-ээс 650 км хүртэл уртасдаг. NIO ET7-ийн карбон файбер дээвэр болон биеийн доод бамбай нь тээврийн хэрэгслийн жинг 50 кг-аар багасгаж, тоормосны зайг 0.5 метрээр богиносгож, биеийн мушгирах хөшүүн байдлыг (50,000 Н·м/° хүртэл) нэмэгдүүлж, жолоодлогын гүйцэтгэлийг сайжруулдаг.

• Дээд зэрэглэлийн тоног төхөөрөмж: Нүүрстөрөгчийн шилэн нийлмэл материалаар хийгдсэн үйлдвэрлэлийн робот гар нь жинг 60% бууруулж, хөдөлгөөний инерцийг 50% бууруулж, байршлын нарийвчлалыг ±0.1мм-ээс ±0.05мм болгон сайжруулдаг. Энэ нь 3C электроникийн болон автомашины эд ангиудын өндөр нарийвчлалтай угсралтын шаардлагыг хангаж байна. Нисгэгчгүй онгоцны их биенд нүүрстөрөгчийн файбер нийлмэл материалыг ашигласнаар нислэгийн хугацааг 1 цагаас 2.5 цаг хүртэл уртасгаж, урт хугацааны хяналт шалгалт, ложистикийн нийлүүлэлтийн хэрэгцээг хангах боломжтой.