Đại dương, một vùng đất rộng lớn bao phủ hơn 2{0}}bề mặt Trái đất, là một trong những biên giới khám phá của con người. Áp lực ở vùng biển sâu là vô cùng lớn; cứ tăng thêm 10 mét độ sâu, áp suất sẽ tăng thêm một bầu khí quyển. Ở những điểm sâu nhất, vượt quá 10.000 mét, áp suất thủy tĩnh đạt trên 110 megapascal-tương đương với hơn một tấn trọng lượng được gánh trên mỗi cm vuông.
Trong những môi trường vật lý khắc nghiệt như vậy, vật liệu vỏ của bất kỳ thiết bị nào không chỉ là rào cản cấu trúc mà còn là huyết mạch quyết định sự thành bại của sứ mệnh và sự an toàn của nhân viên. Do đó, vật liệu kết cấu chịu áp-phải đồng thời có độ bền cực cao để chống biến dạng, độ dẻo dai tuyệt vời để ngăn ngừa gãy giòn, khả năng chống ăn mòn vượt trội để đối phó với môi trường hóa học và sinh học phức tạp cũng như mật độ thấp nhất có thể để đạt được khả năng kiểm soát độ nổi hiệu quả và tiết kiệm năng lượng.
Vật liệu làm vỏ chịu áp của thiết bị biển sâu-là một trong những lĩnh vực nghiên cứu và phát triển quan trọng. Với nền kinh tế biển sâu-toàn cầu dự kiến sẽ vượt quá một nghìn tỷ đô la vào năm 2025, hợp kim titan (vật liệu kim loại truyền thống) và vật liệu tổng hợp (vật liệu phi kim loại) là hai hệ thống vật liệu chính và sự phát triển của chúng ảnh hưởng đến chiều sâu cũng như bề rộng của hoạt động khám phá và sử dụng biển sâu của con người.
01. Hợp kim titan
Hợp kim titan đã trở thành "tiêu chuẩn vàng" cho-thiết bị biển sâu kể từ giữa thế kỷ 20. Ưu điểm của chúng xuất phát từ những đặc tính vốn có của vật liệu:
A. Cường độ riêng và độ cứng riêng
B. Chống ăn mòn
C. Độ dẻo dai tuyệt vời
02. Vật liệu composite
Nếu ưu điểm của hợp kim titan bắt nguồn từ bản chất vật chất của chúng thì vật liệu composite lại phụ thuộc vào sự khéo léo trong thiết kế của con người. Nó không phải là một vật liệu đơn lẻ mà là một hệ thống vật liệu được thiết kế theo yêu cầu, được thể hiện bằng nhựa epoxy gia cố bằng sợi carbon.
Bí mật của thân tàu chịu áp lực hỗn hợp dưới biển sâu-nằm ở cấu trúc đa cấp-bắt chước tự nhiên và phân tầng các lớp về mặt chức năng.
"Vật liệu được thiết kế" này mang lại những lợi thế chưa từng có:
A. Cường độ riêng và mô đun riêng cực cao: cường độ riêng của sợi cacbon-mô đun riêng cao cấp T800 trở lên có thể đạt gấp 2-3 lần so với hợp kim titan. Điều này có nghĩa là trong khi đạt được cường độ nén như nhau, trọng lượng của lớp vỏ composite có thể giảm đáng kể, từ đó cải thiện đáng kể độ bền và khả năng cơ động của tàu lặn. (Mô đun riêng là tỷ lệ mô đun đàn hồi của vật liệu với mật độ của nó, được sử dụng để đo khả năng chịu tải của vật liệu.)
B. Khả năng chống mỏi tuyệt vời: Dưới tải áp suất xen kẽ, đường truyền vết nứt trong vật liệu composite quanh co hơn trong kim loại (cần phải vượt qua nhiều giao diện ma trận sợi) và tuổi thọ mỏi của nó thường dài hơn nhiều so với vật liệu kim loại.
C. Tự do thiết kế tuyệt vời: bằng cách thay đổi trình tự sắp xếp sợi, góc và độ dày cục bộ, có thể đạt được "tối ưu hóa cấu trúc liên kết" của cấu trúc, cho phép gia cố có mục tiêu ở các khu vực tập trung ứng suất và giảm trọng lượng ở các khu vực có ứng suất-thấp, nhờ đó tối đa hóa hiệu quả phân bổ vật liệu.
Tóm lại, trong thiết kế kỹ thuật thực tế của-thiết bị biển sâu, việc lựa chọn vật liệu không phải là câu hỏi đơn giản về "cái nào mạnh hơn" mà đòi hỏi một quyết định toàn diện có tính đến các yếu tố như yêu cầu về độ sâu khi lặn, kịch bản sử dụng, kiểm soát chi phí và quy trình sản xuất.
Trong tương lai, việc phát triển và ứng dụng các vật liệu mới có hiệu suất cao cho-biển sâu sẽ vẫn là trọng tâm chính của khoa học và công nghệ biển.
Công ty TNHH Vật liệu kim loại Baoji Reliab
Điện thoại di động: 0086 13092900605
Phòng kinh doanh 1: WhatsApp +8613092900605 (Mr.Gary)
Phòng kinh doanh 2: +8613092913521(Ms. Sophia)
Địa chỉ: Số 35 Đường Baoti, Quận Weibin, Baoji, Trung Quốc
