复合材料——船用材料“新生军”

    复合材料在舰船上的应用由来已久，其中应用比较早也比较多的就是玻璃钢。早在上世纪40年代，美国就建造了聚酯玻璃钢交通艇，之后又以玻璃钢为材料相继建造了登陆艇、工作船等；英国于上世纪60年代建造了玻璃钢材质的反水雷舰船；日本则是亚洲的复合材料舰船建造大国。
      
    近年来，更多的复合材料陆续“登船”，用于造船的复合材料已然成为船用材料工业里不可忽视的力量。尤其是那些对性能有特殊要求的船舶，船体采用复合材料的几率大大增加。高性能多功能复合材料发展虽方兴未艾，但面临的挑战也不小。
 
    释放潜力以实现应用
       
    船用材料产业是船舶工业发展不可或缺的基础，随着科技发展日趋迅猛、船舶大型化趋势明显、多功能船艇需求旺盛，船企对船体材料结构强度、抗冲击性能的要求也进一步提高。因此，满足不同性能需求的船用复合材料的研发，对于船舶的发展具有非常重要的意义。
      
    船用复合材料的使用范围很广。与铁、铝等材料相比，船用复合材料具有重量轻、强度高的优点，可以大大减少船舶在航行中使用的燃料，从而减少二氧化碳（CO2）的排放量；由于其不会疲劳、破裂，加上抗侵蚀、抗撞击、耐灼烧，因此其维护要求不高；此外，船用复合材料在压缩度和弯曲度方面也有良好的表现。
      
    美国是最早的复合材料舰船制造者，目前，其复合材料造船量稳居世界首位。1996年，美国建造的探海艇，是石墨纤维增强环氧树脂单売结构，可下潜6096米。该国建造大型复合材料舰船方面的能力，在上世纪80年代后期开始批量化生产沿海猎雷舰的MHC工程中得到了展示。2006年，其建造的代号为“M80”的最新型高速隐形试验快艇，拥有碳纤维一次成型的最大船体，由于工艺无焊接、无铆接，大幅度实现了船舶的整体轻量化，使快艇能够轻易获得较高航速。日本早在上世纪60年代初成为美国游艇承包建造基地，为后来建造复合材料渔船和大型游艇奠定了基础。自拉开复合材料造船的序幕以来，我国迄今已经制造了数以万计的各种复合材料船舶。上世纪90年代，广东地区还掀起了研制复合材料高速客船的热潮，先后研制出各种高速双体气垫船、机动帆船等。
      
    据了解，目前船用复合材料产量只占亚洲复合材料总产量的1%，但随着亚洲尤其是我国船舶工业的发展，船用复合材料有望激发巨大的发展潜力。

    把控趋势以寻找突破
       
    国内相关专家表示，无论是基于船舶性能考虑，还是经济发展的角度，船用复合材料的应用都具有很广阔的发展空间。但是，复合材料有一个让人捉摸不透的“特性”——多样性。复合材料由两种或两种以上不同性质的材料组成，各种材料在性能上可以取长补短，这也正是为什么复合材料的综合性能优于原组成材料，并能满足各种不同要求。综合性能的优越成就了复合材料，同时也给复合材料带来了“麻烦”。由于任何两个不同性质的材料组合在一起会产生协同效应，在这个过程中，复合材料就成为了“变色龙”，在能适应各种需求的同时，也使其在产品工艺上几乎都不一样。其中，其质量、性能和成本上的差异都是在设计和生产过程中所产生的变化引起的。另外，相对于金属材料，复合材料在国内船用材料领域还只是“非主流”成员，缺少设计、建造等方面的技术人员。这也是我国大力发展船用复合材料的制约因素之一。
      
    未来，船用复合材料将会越来越广泛地应用在船舶之中，继而成为船用材料工业领域里的“性能”担当，高性能船用复合材料发展将会十分迅速。我国企业应尽快积极开展科技创新工作，研发新产品、新技术，以增强自身竞争力，为船舶工业的发展贡献新的力量。