復(fù)合材料的商業(yè)應(yīng)用已經(jīng)有50 年的歷史。在商業(yè)化的初始階段，它們只是用在航空航天和國防等高端應(yīng)用中。隨著技術(shù)的進(jìn)步越來越多，復(fù)合材料開始在不同的終端用戶行業(yè)得到商業(yè)化應(yīng)用，例如體育用品、民用航空、汽車、船舶、土木工程和建筑。截至目前，復(fù)合材料的成本（包括原材料和制造方面）較往年已有大幅下降，這使得它們得以大規(guī)模應(yīng)用于所有的行業(yè)。

復(fù)合材料是纖維和樹脂材料按照一定比例混合而成的。而樹脂基體決定了復(fù)合材料的最終形狀，纖維作為增強(qiáng)材料，則用于強(qiáng)化復(fù)合材料部件。樹脂和纖維的比例隨著一級(jí)供應(yīng)商或原始設(shè)備制造商（OEM）所要求的部件強(qiáng)度和剛度的不同而變化。

與樹脂基體相比，主承力結(jié)構(gòu)需要更高比例的纖維，而二級(jí)結(jié)構(gòu)只需要在樹脂基體中加入四分之一的纖維。這一點(diǎn)適用于所有行業(yè)，樹脂和纖維的比例取決于制造的方法。
 
    海上游艇產(chǎn)業(yè)已成為全球復(fù)合材料（包括泡沫芯材）消費(fèi)的主力軍。然而，從2008 到2010 年，它經(jīng)歷了一個(gè)低迷時(shí)期，造船活動(dòng)放緩，庫存攀升。這種需求的減少可能是因?yàn)橄M(fèi)者的謹(jǐn)慎、購買力的下降，以及有限的資源重新分配到了利潤更高更核心的商業(yè)活動(dòng)中去。造船廠也重新調(diào)整他們的產(chǎn)品和商業(yè)策略以減少損失。這一時(shí)期有許多小船廠由于營運(yùn)資本的損失，無法維持正常業(yè)務(wù)，從而被迫退出或被收購。大型游艇（>35 英尺）的制造遭受打擊，而小船（＜ 24 英尺）成為了制造焦點(diǎn)。

這種情況在未來兩年可能會(huì)繼續(xù)，而Frost & Sullivan 估計(jì)，小型船艇將成為船用復(fù)合材料的主要驅(qū)動(dòng)力。

為什么是復(fù)合材料？

復(fù)合材料在船艇制造方面比金屬和其他傳統(tǒng)材料，如木材，具有更多的優(yōu)點(diǎn)。與鋼或鋁等金屬相比，復(fù)合材料可以將部件的總重量減少30 ～ 40%。重量的整體減少帶來了一連串的二次優(yōu)勢(shì)，如更低的運(yùn)營成本、更少的溫室氣體排放和更高的燃油效率。復(fù)合材料的使用還通過部件整合，消除了緊固件，從而進(jìn)一步降低重量。

　　復(fù)合材料也為船艇建造師提供了更大的設(shè)計(jì)自由度，從而有可能制造出形狀復(fù)雜的部件。此外，如果將復(fù)合材料與有競爭力的材料相比，復(fù)合材料部件的壽命周期成本明顯更低，因?yàn)樗木S護(hù)成本更低，而且由于具有耐腐蝕性和耐久性，其安裝和裝配的成本也更低。這就難怪復(fù)合材料在船艇原始設(shè)備制造商和一級(jí)供應(yīng)商之中的接受度越來越高。

為什么不是復(fù)合材料？

盡管復(fù)合材料具有諸多優(yōu)點(diǎn)，使用復(fù)合材料當(dāng)然也存在缺點(diǎn)。復(fù)合材料應(yīng)用面臨的最大挑戰(zhàn)就是原材料和制造成本。

復(fù)合材料比類似金屬更昂貴，因?yàn)?a href="http://shijieche.cn/sell/list.php?catid=2947" target="_blank">玻璃纖維、碳纖維、泡沫芯材，以及熱固性和熱塑性樹脂的價(jià)格都比較高。同時(shí)，對(duì)于復(fù)合材料部件的制造，其模具和資本成本與金屬一樣高。復(fù)合材料不像金屬，還缺乏標(biāo)準(zhǔn)化。雖然這在創(chuàng)造新型復(fù)合材料方面起著主要作用，但它們的廣泛應(yīng)用受到了阻礙， 因?yàn)閺?fù)合材料部件制造商每次使用新的樹脂和纖維時(shí)，都需要測試復(fù)合材料部件的性能表現(xiàn)。其他的缺點(diǎn)，比如較差的可修復(fù)性和可回收性，也影響了它們的應(yīng)用。

較差的可修復(fù)性是因?yàn)閺?fù)合材料是無定形的或異構(gòu)材料，它的某些特定性能，如強(qiáng)度和剛度，是統(tǒng)一在一個(gè)或兩個(gè)方向的。這點(diǎn)與金屬是不同的，因?yàn)榻饘偈强梢匝诱沟模沂峭|(zhì)的。因此，復(fù)合材料部件出現(xiàn)故障后，必須整個(gè)換掉，而不能使用補(bǔ)丁。然而，有一些特定的直接修復(fù)方法，使部件可以采用補(bǔ)丁進(jìn)行修復(fù)，如激光焊接，雖然這種方法還沒有得到大范圍的使用。

復(fù)合材料不像鋼或鋁，是不可回收的。熱固性復(fù)合材料在壽命周期終端很容易熱解，纖維和樹脂的各自回收正處于深入研究階段。熱塑性塑料的可回收性較好，但回收的樹脂與未用過的聚合物相比較，性能較差。然而，由于回收機(jī)制和立法在全球仍處于起步階段， Frost & Sullivan 并不認(rèn)為這是船用復(fù)合材料應(yīng)用的主要制約因素。

船用復(fù)合材料

盡管復(fù)合材料有許多缺點(diǎn)，但許多造船廠和一級(jí)供應(yīng)商仍堅(jiān)信，海上游艇將會(huì)采用更多的復(fù)合材料。

雖然大型船艇預(yù)計(jì)將使用更多的先進(jìn)復(fù)合材料，如碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP），但小型船艇將成為整個(gè)船用復(fù)合材料需求增長的主要推動(dòng)力。例如，在許多新的游艇和雙體船中，先進(jìn)復(fù)合材料，例如碳纖維/ 環(huán)氧樹脂和聚氨酯泡沫，被用來制造船體、龍骨、甲板、橫架、鉆機(jī)、艙壁、縱桁和桅桿，但這些超級(jí)游艇或雙體船只占船艇總需求的一小部分。

生產(chǎn)制造過程中的科技進(jìn)步使得復(fù)合材料部件的成本實(shí)現(xiàn)了整體降低，也達(dá)到了更高的生產(chǎn)量。現(xiàn)在開模成型技術(shù)正逐漸向閉模成型工藝轉(zhuǎn)變，例如從利用較多手工勞動(dòng)、消耗較多時(shí)間的手糊、噴射等開模工藝轉(zhuǎn)向一系列閉模成型技術(shù)，如樹脂傳遞成型（RTM）、真空輔助RTM 成型（VARTM）、輕型真空樹脂灌注成型（RTM Light）、真空樹脂浸漬成型（VIP）、閉腔真空袋成型（CCBM）、Seemann 復(fù)合材料樹脂浸漬成型工藝（SCRIMP）。這些閉模成型工藝具有更大的靈活性，可以生產(chǎn)出各種尺寸和復(fù)雜程度的零件；能夠以更快的速率進(jìn)行生產(chǎn)（得益于自動(dòng)化和更少的手工勞動(dòng)）；還可以得到較高的部件質(zhì)量，因?yàn)榭紫逗拷档搅俗畹偷某潭取?/p>

但是全球經(jīng)濟(jì)放緩影響了全球許多行業(yè)，船艇產(chǎn)業(yè)也不例外。例如，2009 年，全球游艇的需求下降了23%，2010 年又進(jìn)一步下降了9.5%。

船艇的整體需求包括機(jī)動(dòng)船（舷內(nèi)、舷外和船尾驅(qū)動(dòng)）、噴氣船、私人船艇和帆船（游艇）。2011 年，美國單個(gè)國家的銷量占到了全球新船需求的50% 以上。歐洲占到了總需求的30% 多，世界其他地區(qū)（包括加拿大、亞洲、澳大利亞和新西蘭）占有了剩下的不到20%。
據(jù)預(yù)計(jì)，海上休閑船艇市場在美國的復(fù)蘇速度將快于歐洲，年增長率大約為5%。

基于對(duì)復(fù)合材料深入應(yīng)用的其他假設(shè)，F(xiàn)rost & Sullivan 公司預(yù)計(jì)，船用復(fù)合材料市場將從2011 的大約13.5 萬噸增長到2018 年的20 萬噸，年復(fù)合增長率（CAGR）為5.6%。這相當(dāng)于總收入從2011 年的9 億美元增長到2018 年的15 億美元，年復(fù)合增長率為7.1%。

復(fù)合材料的價(jià)格將處于上行軌道， 因?yàn)椴ＡЮw維、熱固性和熱塑性樹脂的價(jià)格將隨著原油價(jià)格的增長和其他投入成本的增加而上升。不過，碳纖維的價(jià)格由于產(chǎn)能的增加和備用前驅(qū)體的發(fā)展，預(yù)計(jì)在不久的將來將會(huì)有所下降。但是其對(duì)船用復(fù)合材料價(jià)格的總體影響將不會(huì)很大，因?yàn)樘祭w維增強(qiáng)塑料只占船用復(fù)合材料需求的一小部分。

另一方面，玻璃纖維依然是船用復(fù)合材料的主要纖維材料，不飽和聚酯和乙烯基酯則是主要的聚合物材料。聚氯乙烯（PVC）將繼續(xù)在泡沫芯材市場占據(jù)主要份額。

截至2011 年，玻璃纖維增強(qiáng)塑料（GFRP）占整個(gè)船用復(fù)合材料需求的80% 以上，而泡沫芯材占15%。其余的是碳纖維增強(qiáng)塑料，它們主要用于大型船艇和小眾市場的關(guān)鍵撞擊應(yīng)用中。

不斷增長的船用復(fù)合材料市場也見證了新材料和新技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。船用復(fù)合材料供應(yīng)商重新開始了商業(yè)行動(dòng)，引入新的生物樹脂、天然纖維、低排放的聚酯、低壓預(yù)浸料、芯材和編織的玻璃纖維材料。這一切都是為了增加可回收性和可再生性，降低苯乙烯含量，以及提高加工性能和表面質(zhì)量。

因此，在船艇建造活動(dòng)復(fù)蘇和復(fù)合材料應(yīng)用信心增強(qiáng)的背后，船用復(fù)合材料市場整體出現(xiàn)了積極的增長。然而，要實(shí)現(xiàn)2008 年的高峰銷量，路還很遠(yuǎn)，但這種情況一定會(huì)在2017 年前出現(xiàn)轉(zhuǎn)機(jī)的。