Greenaşyl infrastruktura üçin bazalt süýümi we ýeňil awiasiýa üçin uglerod süýümi: Senagat landşaftyny üýtgedýän ýokary öndürijilikli süýümler

Bazalt süýümi: Tebigy howa garşylygy "Güýçli esas we ýokary netijelilik" bilen infrastrukturany güýçlendirýär.

Bazalt süýümitebigy görnüşde ýasalýar Bazalt gaýasy 1450-1500 ° C ýokary temperaturada eredilip, filamentlere çekilýär. Üç häsiýetli birleşmä eýe:kislota we aşgar garşylygy, garramaga garşy we Stokary güýç. Onuň öndürijiligi infrastrukturanyň esasy talaplaryna doly laýyk gelýär: "uzak ömür, pes hyzmat we ýaşyl işlemek". Köprini berkitmek, ýol in engineeringenerçiligi we deňiz infrastrukturasy ýaly ssenariýalarda uly göwrümli üstünliklere ýetdi.

1. Esasy aýratynlyklary: Infrastruktura üçin "tebigy laýyklyk"

Infrastrukturada ulanylýan adaty süýümler bilen deňeşdirilende (meselem, aýna süýüm, polat arka), bazalt süýümiÜýtgeşik artykmaçlyklary üç ugurda aýdyň görünýär:

• Daşky gurşawa çydamlylyk: Uzak möhletli hyzmat temperaturasy -269 ° C-den 700 ° C-e çenli we 1200 ° C-den derrew temperatura çydap bilýär. PH 2-12 bolan kislotaly we gidroksidi şertlerde onuň berk saklanyş tizligi 90% -den geçýär, bu aýna süýüminden ep-esli gowudyr (pH 4-9 gurşawynda 30% güýjüni ýitirýär).

• Deňagramly mehaniki aýratynlyklar: Dartyş güýji 3500-4800 MPa (adaty polatdan 3-4 esse), elastik moduly bolsa 80-110 GPa ýetýär. Dykyzlygy bary-ýogy 2,6-2,8 g / sm³, poladyň 1/3 bölegi bolup, güýji ýeňil agram bilen birleşdirýär.

• Greenaşyl ömri: Çig mal tebigy gaýadyr, önümçilik prosesi zäherli goşundylary ulanmaýar we zyňylandan soň tebigy ýagdaýda peselip biler. Doly ömri sikli uglerod aýak yzy, aýna süýüminden 40% pes, infrastruktura üçin "Iki uglerod" talaplaryna laýyk gelýär.

2. Infrastrukturanyň üstünlikleri: "Güýçlendirmek we abatlamak" -dan "Täze gurluşyk täzelenmeleri".

Bazalt süýümi adaty infrastrukturany berkitmekden täze gurluşyk taslamalarynda gurluş taýdan kämilleşmeklige çenli giňeldi we doly amaly zynjyry emele getirdi:

• Köprini berkitmek: Hyzmat möhletini uzaldýar we tehniki hyzmat çykdajylaryny azaldýar.

  Adaty köprini berkitmek polat plastinka baglanyşyklaryna (poslama meýilli) ýa-da adaty FRP (howanyň erbet garşylygy) baglydyr. Bazalt süýümli berkidilen polimer (BFRP) birleşdirilen materiallar "poslama ýeterlik däl ýük göteriji" meseläni iki çözgüt bilen çözýär: "BFRP arka poladyň ornuny tutýar" we "BFRP mata ýelimleýji berkitme". Mysal üçin, derýalaryň üstünden geçýän köpri palta asma gatlagynda adaty polat paneli çalyşmak üçin BFRP arka tarapyny ulandy. Bu diňe bir agramy 40% azaltmak bilen çäklenmän, derýanyň duzy sebäpli dörän polat arka poslamagyň öňüni aldy, köpriniň hyzmat möhletini takmynan 50 ýyldan 100 ýyla çenli uzaltdy we ýyllyk tehniki hyzmat çykdajylaryny 60% azaltdy. Anotherene bir köne beton köpri, 2 mm galyňlykdaky BFRP matany daňmak arkaly berkidildi, egilmek kuwwatyny 35% ýokarlandyrdy we berkitme möhletini 15 günden 7 güne gysgaldyp, ýol hereketiniň kesilmegini azaltdy.

• Engineeringol in Engineeringenerligi: crackaryşa garşylygy gowulandyrýar we agyr ýük talaplaryny kanagatlandyrýar.

  Awtoulag ýollarynyň we agyr ýollaryň esasy gatlagyna bazalt süýümini (agramy boýunça 0,3% -0.5%) goşmak, süýümiň "köpri täsiri" arkaly ýarylmagynyň öňüni alyp biler. Bu, ýoluň üstündäki ýarylmaga garşylygy 25%, süýşmegine garşylygy 30% ýokarlandyrýar. Bu tehnologiýany ulanansoň, Şanxi welaýatynda kömür transport liniýasy ýol hyzmatynyň möhletiniň 5 ýyldan 8 ýyla çenli uzalýandygyny gördi we ýyllyk tehniki hyzmat goýumlaryny 2 million ýuandan gowrak azaldy. Mundan başga-da, geçirijilikli ýollary berkitmek üçin bazalt süýümi ulanylýar. Howanyň garşylygy, -30 ° C-den 60 ° C-e çenli temperaturanyň üýtgemeginde geçirijilikli gurluşyň döwülmezligini üpjün edýär we uzak möhletleýin geçirijilik derejesi 80% -den ýokary bolup, "gubka şäherleriniň" gurulmagyna goşant goşýar.

• Deňiz infrastrukturasy: Duz sepýän poslama garşy durýar we gurluşyk çykdajylaryny peseldýär.

  Deňiz terminallary, deňizara tunelleri we beýleki desgalar uzak wagtlap ýokary duz sepilmegine we gelgit eroziýasyna sezewar bolýarlar. Adaty polat desgalary ýygy-ýygydan pos aýyrmagy we reňklemegi talap edýär (ýyllyk hyzmat bahasy 10 ýuandan / m²). Şeýle-de bolsa, bazalt süýümli birleşdirilen profiller (BFRP turbalary we üýşmeleri ýaly) duz sepýän gurşawda 1000 sagatdan soň 95% güýç saklaýar we poslama garşy tehniki hyzmat talap etmeýär. Şençzhenen şäherindäki deňiz gämi duralgasy polat üýşmeleriň ýerine BFRP üýşmeleri ulandy. Bir üýşmek üçin çykdajy 15% ýokary bolsa-da, ömrüň dowamlylygynyň bahasy (50 ýyldan gowrak) 40% azaldyldy, şol bir wagtyň özünde polat üýşmeginiň poslamagy sebäpli deňiz hapalanmagynyň öňüni aldy.

3. Köp pudaklaýyn giňelme: Infrastrukturadan täze energiýa we gorag meýdanlaryna

Bazalt süýüminiň öndürijilik artykmaçlyklary täze energiýa we ýokary derejeli gorag meýdanlaryna aralaşyp, "bir material, köp ulanylyş" amaly landşaftyny döredýär:

• Täze energiýa: Windel turbinaly pyçaklar bazalt we aýna süýümleriniň gibrid berkitmesini ulanýar, bu bolsa uglerod süýüminiň doly ergini bilen deňeşdirilende çykdajylary 50% azaldýar. Şeýle hem, gum eroziýasyna garşylygy 40% ýokarlandyrýar we Hytaýyň demirgazyk-günbataryndaky we Merkezi Aziýanyň ýokary çägeli şertleri üçin amatly edýär. Mundan başga-da, fotoelektrik duralgalary üçin BFRP profilleri agramy 60% azaldýar we olaryň poslama garşylygy dag fermalarynyň ömrüni 10 ýyldan 25 ýyla çenli uzaldýar we gün fermalarynyň işini we tehniki hyzmatyny azaldýar.

• Gorag enjamlary: Bazalt süýüminden ýasalan ýan ýorganlar 1200 ° C temperatura çydap biler we zäherli gazlary goýbermezden ýangynyň ýaýramagynyň öňüni alyp biler. Bazalt süýümli matadan ýasalan ok geçmeýän ýelekleriň üstki dykyzlygy bary-ýogy 200 g / m² bolup, NIJ IIIA-nyň ok geçirmeýän reýtingine ýetýär, agramy aramid ok geçmeýän ýeleklerden 20% ýeňil.

Uglerod süýümi: ýeňil agramly artykmaçlyklar awiasiýanyň "netijeliligi we uglerodyň azalmagy"

"Polatdan 6 esse güýçli we dykyzlygy poladyň diňe 1/4 bölegi" bilen uglerod süýümi, "agramy azaltmak, energiýa tygşytlylygy we zyňyndylary azaltmak" arasyndaky gapma-garşylygy çözmek üçin howa giňişliginde möhüm material boldy. Ulanylyşy, uçarlaryň gurluş böleklerinden başlap, hereketlendiriji böleklerine çenli yzygiderli çuňlaşýar, şol bir wagtyň özünde täze energiýa ulaglaryna we ýokary derejeli enjamlara giňelýär we köp pudaklaryň ýeňilleşmegine itergi berýär.

1. Esasy aýratynlyklary: Awiasiýa üçin "Esasy uglerodly material"

Awiasiýa pudagynyň "ýeňil, ýokary ygtybarlylyk we ýadawlyga garşylyk" islegi uglerod süýüminiň häsiýetleri bilen doly laýyk gelýär:

• Örän ýeňil agram: T800 derejeli uglerod süýüminiň dykyzlygy 1,7 g / sm³, alýumin garyndysynyň diňe 60% -i (2,8 g / sm³). Uçaryň gurluş düzüm bölekleri üçin ulanmak, ýangyjyň sarp edilişini gönüden-göni peseldip, 30% -50% agramy azaldyp biler (awiasiýa maglumatlary, agramyň her 1% -i üçin ýyllyk ýangyç sarp edilişiniň 0,7% -1% azalýandygyny görkezýär).

• Fatadawlyga garşylyk: Kömürturşy süýümli kompozitleriň ýadawlyk ömri 10⁷ sikllere ýetip biler, bu alýumin erginlerinden 3-5 esse köp. Bu, uçaryň gurluş düzüm böleklerine tehniki hyzmat etmegiň we çalyşmagyň ýygylygyny peseldýär we tutuş uçaryň hyzmat möhletini uzaldýar.

• Güýçli dizaýn: Süýümiň ýerleşiş burçlaryny (0 ° / ± 45 ° / 90 °) sazlamak bilen, komponentleriň mehaniki häsiýetleri ýelken we ganat ýaly çylşyrymly ýük göteriji gurluşlaryň isleglerini kanagatlandyrmak üçin düzülip we optimizirlenip bilner.

2. Awiasiýa üstünlikleri: "Gurluş komponentlerinden" "Dwigatel bölekleri" -e çenli.

Uglerod süýüminiň awiasiýada ulanylyşy ýük götermeýän komponentlerden (içerki paneller ýaly) esasy ýük göteriji komponentlere çenli kämilleşdirildi we hatda ýokary temperaturaly hereketlendiriji böleklerine çenli uzalyp, uçarlaryň netijeliligini ýokarlandyrmagyň esasy hereketlendirijisi boldy:

• Uçaryň gurluş düzüm bölekleri: Agramy we ýangyç sarp edişini azaldýar, uçuş aralygyny giňeldýär.

  Boeing 787 Dreamliner, ýelken we ganat ýaly esasy ýük göteriji gurluşlar üçin uglerod süýümli kompozit materiallary ulanýar we uçaryň agramynyň 50% -ini kompozitler düzýär. Bu bolsa umumy agramyň 15% peselmegine (takmynan 2,3 tonna), ýangyjyň netijeliliginiň 20% ýokarlanmagyna we adaty 12,000 km-den 15,000 km çenli uzalmagyna getirýär. “Airbus A350 XWB” uglerod süýümli ganaty “bir bölek galyp” amalyny ulanýar, adaty alýumin garyndy ganatlary üçin bölekleriň sanyny 1500-den 800-e çenli azaldýar. Bu diňe bir agramy 40% azaltmak bilen çäklenmän, uçuş durnuklylygyny ýokarlandyryp, ýygnamak ýalňyşlyklaryny hem peseldýär.

  Içerki iri uçar pudagynda, C919-yň soňraky kämilleşdirilen görnüşi esasy ganat şöhlesi we guýrugy ýaly komponentlere ünsi jemläp, uglerod süýümi birleşýän materiallaryň ulanylyşyny 12% -den 25% -e çenli ýokarlandyrmagy meýilleşdirýär. Bu, içerki awiasiýa pudagynyň az uglerod zerurlyklaryna laýyk gelýän uçaryň agramyny 8%, uçar üçin ýyllyk ýangyç sarp edişini 600 tonna azaldar diýlip garaşylýar.

• Dwigatel bölekleri: performanceokary temperaturany ýokarlandyrmak, öndürijilik päsgelçiliklerini döwmek.

  Adaty awiasiýa hereketlendirijisiniň bölekleri agyr we çäkli temperatura garşylygy (1100 ° C töweregi) ýokary temperaturaly erginlere (nikel esasly erginler) bil baglaýar. Şeýle-de bolsa, uglerod süýümi bilen berkidilen keramiki matrisa kompozitleri (C / C-SiC) 1600 ° C temperatura çydam edip biler, agramy 40% azaldar. GE Awiasiýanyň GE9X hereketlendirijisi uglerod süýümi birleşdirilen fan pyçaklaryny ulanýar we her pyçagyň agramyny alýumin garyndysy üçin 3,5 kg-dan 2,1 kg-a çenli azaldýar. Janköýeriň diametri 3,4 metre ýetýär, agramyň agramyny 15% ýokarlandyrýar. “Pratt & Whitney” -iň PW1100G hereketlendirijisi uglerod süýümi birleşdirilen fan korpusyny ulanýar, agramy 30% azaldýar, täsir garşylygyny 25% ýokarlandyrýar, bu bolsa daşary ýurt obýektleriniň siňdirilmegi netijesinde dörän zyýan töwekgelçiligini azaldýar.

3. Köp senagatyň giňelmegi: Awiasiýadan awtoulaglarda we ýokary derejeli enjamlarda ýeňil agram öwrülişigine çenli.

Uglerod süýüminiň ýeňil agram artykmaçlyklary köp pudaklarda ýaýraýar, täze energiýa ulaglarynda we ýokary derejeli enjamlarda öndürijilik derejesini ýokarlandyrýar:

• Täze energiýa ulaglary: Tesla Cybertruckyň uglerod süýümi monokok bedeni agramyny 30% azaldar we aralygy 480 km-den 650 km çenli uzalýar. Kömürturşy süýümli üçek we NIO ET7 galkanlary ulagyň agramyny 50 kg azaldýar, tormoz aralygyny 0,5 metre gysgaldýar we bedeniň burulma berkligini ýokarlandyrýar (50,000 N · m / ° çenli), işleýiş işini gowulandyrýar.

• Endokary derejeli enjamlar: Kömürturşy süýümli kompozitlerden ýasalan senagat robot gollary agramy 60%, pes hereket inersiýasyny 50% azaldar, ýerleşiş takyklygyny ± 0.1mm-den .05 0.05mm çenli ýokarlandyrar. Bu, 3C elektronikasynyň we awtoulag komponentleriniň ýokary takyklyk gurnama talaplaryna laýyk gelýär. Pilotsyz ýelkenler üçin uglerod süýümli kompozitleriň ulanylmagy, uzak möhletli gözlegleriň we logistika üpjünçiliginiň zerurlyklaryny kanagatlandyryp bilýän uçuş wagtyny 1 sagatdan 2,5 sagada çenli uzaldýar.