Materialele compozite PEEK, valorificând avantajele lor complete de performanță, cum ar fi greutatea redusă, rezistența ridicată, rezistența la coroziune și autolubrifierea, sunt utilizate pe scară largă pentru a înlocui materialele metalice tradiționale în multiple domenii cu valoare adăugată mare, în conformitate cu tendința de înlocuire a oțelului cu plastic. Următoarele sunt prezentate principalele lor scenarii de aplicare:
I. Aerospațială
Valoarea aplicației: Reducere extremă a greutății pentru a îmbunătăți economia de combustibil și capacitatea utilă, rezistând în același timp la temperaturi extreme, vibrații și coroziune chimică.
Componente/Scenarii înlocuite: Piese structurale ale aeronavei: carenajele, marginile anterioare ale aripilor, capacele butucului roților, consolele, clemele de țevi, suporturile ușilor etc., înlocuirea aliajelor de aluminiu poate reduce greutatea cu 20%-40% (de exemplu, Boeing 787, Airbus A350).
Componente ale motorului: Rotoare, inele de etanșare, garnituri, cleme pentru cablaje, piulițe etc., oferind rezistență la temperaturi ridicate și reducere a greutății.
Piese interioare: Cadre ale scaunelor, panouri laterale etc., care îndeplinesc cerințele de ignifugare și siguranță.
Rachete și sateliți: Tăvi pentru baterii, elemente de fixare și alte piese structurale, care îndeplinesc cerințele dure ale mediului spațial.
II. Vehicule cu energie nouă
Valoarea aplicației:Obținerea unei greutăți reduse pentru a extinde autonomia vehiculelor electrice, îndeplinind cerințele de fiabilitate și izolație în condiții de încărcare rapidă de înaltă tensiune și temperatură ridicată.
Componente/Scenarii înlocuite:
Sistem de propulsie: Carcase motor, rulmenți, garnituri, lame turbocompresor, lame pompă de vid (vehicule tradiționale); rulmenți motor, sârmă emailată pentru motor de înaltă tensiune de 800V (vehicule cu energie nouă).
Transmisie și frânare: Inele de ambreiaj, angrenaje, supape de frână ABS, inele de etanșare.
Sistem de baterii: Materiale de izolație pentru pachetul de baterii (de exemplu, aplicația BYD Blade Battery a crescut densitatea volumetrică a energiei modulului cu 18%), etanșări.
Altele: Componente ale sistemului de direcție, bucșe, angrenaje electrice pentru scaune, diverse piese standard.
III. Medical și asistență medicală
Valoarea aplicației: Biocompatibilitate excelentă, modul de elasticitate similar cu cel al osului uman, fără artefacte metalice, personalizabil.
Componente/Scenarii înlocuite:Implanturi: Articulații artificiale (șold, genunchi), cuști pentru fuziune spinală, plăci de reparare craniană, proteze costale etc., înlocuind rapid metalele medicale precum aliajele de titan. Instrumente chirurgicale: Pot rezista la peste 3000 de cicluri de sterilizare cu abur de înaltă presiune la 134°C, utilizate pentru fabricarea de instrumente reutilizabile de înaltă calitate.
IV. Industrial și energetic
Valoarea aplicației: Rezistent la coroziune, rezistent la uzură, autolubrifiant, potrivit pentru medii industriale dure, evitând contaminarea cu lubrifiant.
Componente/Scenarii înlocuite:
Petrol și gaze: Inele de etanșare, plăci de supape, căptușeli, înlocuirea PTFE, depășirea problemelor de uzură ușoară și curgere la rece la temperaturi și presiuni ridicate.
Pompe și valve chimice: Valve, corpuri de pompe, rulmenți, etanșări, rezistente la coroziune chimică.
Energie eoliană și solară: Rulmenți pentru turbine eoliene, casete pentru panouri fotovoltaice etc., care prelungesc durata de viață în medii dure.
V. Informații electronice și fabricarea semiconductorilor
Valoarea aplicației:Puritate ridicată, rezistență la temperaturi ridicate, degazare redusă, stabilitate dimensională, asigurând un randament al procesului de înaltă precizie.
Componente/Scenarii înlocuite:
Fabricarea semiconductorilor: Inelele de fixare CMP, suporturile pentru napolitane, mandrinele, inelele de placare selectivă etc. rezistă la temperaturi ridicate de 260°C și coroziunii prin plasmă, oferind o durată de viață mai lungă.
Electronică de larg consum: Antene de telefonie mobilă încorporate (care înlocuiesc LCP/PI), diafragme de vibrații pentru difuzoare, conectori etc., care valorifică absorbția redusă a umidității și performanța electrică stabilă.
VI. Domenii emergente:
Robotică și economie la altitudine mică
Valoarea aplicației:Materiale ușoare, de înaltă rezistență, zgomot redus, cheie pentru îmbunătățirea performanței la mișcare și a rezistenței.
Componente/Scenarii înlocuite:
Roboți umanoizi: Schelete articulare, angrenaje, rulmenți, caneluri flexibile/roți rigide pentru reductoare armonice și alte componente de transmisie (de exemplu, aplicația Tesla Optimus a redus greutatea cu 10 kg).
Drone/eVTOL: Elice/pale, piese structurale ale fuselajului, brațe etc., compozitele din fibră de carbon PEEK ating o reducere maximă a greutății și o rezistență ridicată.
Rezumat
Logica de bază a înlocuirii metalelor cu compozite PEEK constă în îndeplinirea sau chiar depășirea cerințelor de performanță, asigurând în același timp o greutate redusă semnificativă, rezistență la coroziune și integrare funcțională. Aplicațiile lor se extind rapid de la domenii de înaltă calitate, precum industria aerospațială și medicală, la industrii emergente strategice, cum ar fi vehiculele cu energie nouă, semiconductorii și robotica, demonstrând un potențial imens de piață. Compozitele PEEK armate cu fibre de carbon ating în continuare progrese în ceea ce privește rezistența specifică, rigiditatea și rezistența la oboseală, devenind o alegere ideală pentru înlocuirea metalelor de înaltă calitate (de exemplu, aliajele de titan).
