要知道,477GPa的刚度,已经超越了碳纤维的上限,碳纤维的刚度上限为400GPa。
这个刚度仅次于刚度可以达到500到1000GPa的碳纳米管。
然而碳纳米管的刚度确实是一个理论上的数据,如果使用编织工艺,加上其他复合材料,生产出来碳纳米管集束材料,刚度仅仅只有50到200GPa左右。
理想很丰满,现实却很骨感。
之所以出现这种情况,主要是碳纳米管的加工工艺,导致其在复合其他材料和编织成为集束纤维的时候,很容易出现各种结构性缺陷。
而人造蜘蛛丝的改性工艺,却不太一样。
目前海陆丰公司的豆丝实验室在处理人造蜘蛛丝的时候,往往并不对原材料进行处理,而是先将原材料通过纺织技术进行加工,形成需要的纱线、丝绸布等半成品,然后再进行改性处理。
通过改性处理之后,就会在纱线、丝绸布表面形成一层特殊的纳米结构。
而连续几次进行处理,就会让这些表面的纳米结构越来越密集,缺陷越来越少。
一般到了第三次,蜘蛛丝纱线表面已经被纳米结构覆盖得密不透风,而且这些纳米结构还和蜘蛛丝牢牢结合在一起。
这才是改性处理之后,人造蜘蛛丝纱线刚性强度出现跃变的根本原因。
从本质上来看。
人造蜘蛛丝是一开始的刚度不理想,通过人为改性增强,出现巨大的性能突变。
碳纳米管则是在微观尺度上,一开始的强度非常高,但是后期复合加工之后,出现结构性缺陷,导致性能暴跌。
两者走了截然相反的极端。
这也是海陆丰公司为什么会设想出自重超轻的飞艇,原因就在于这种人造蜘蛛丝纱线的强度太强了,如果作为支撑结构的骨架,减轻一半的结构重量,那是轻轻松松的事情。
而且由于人造蜘蛛丝本身的韧性非常好,这导致其吸收碰撞冲击的能力也非常好,几乎是钢材的两倍。
这东西不仅仅可以作为风电发电机的风扇叶片材料,还可以作为防弹衣、车辆骨架、车辆装甲、高强度缆绳、飞机骨架和壳体等。
不过改性人造蜘蛛丝纱线的唯一的弱点,主要是其耐热性比较差,哪怕是有特殊的纳米结构外壳保护,其温度失效上限,仍然只能达到246摄氏度。
甚至温度一超过200摄氏度,都会开始出现性能变化。
不过这种特性,还带了另一个潜在的特性,那就是如果该材料的外壳被破坏了,可以通过涂抹甘油和硼砂粉末的混合泥料,然后使用热风机加热,进行快速修复。
金风科技看中这个材料的高强度、高刚性,只需要价格不超过碳纤维,那这东西就有极大的价值。
毕竟现在动辄上百米长度的风力发电机风扇叶片,哪怕是使用碳纤维,单叶片重量差不多是20吨左右。
如果是采用玻璃纤维和碳纤维混合的叶片,重量会更加高。
而改用改性人造蜘蛛丝纱线纤维后,碳纤维叶片可以减少重量15%,碳纤维和玻璃纤维混合叶片可以减少35%的重量,玻璃纤维叶片可以减少50%的重量。
其实这不仅仅关系到叶片重量,还关系到发电效率,采用更轻更高强度的材料之后,风力发电机的发电效率可以提升很多。
金风科技使用了超算,带入该材料之后,发现风力发电机发电效率可以提升20%到50%。
如果是以前,金风科技估计不会太心动,毕竟这海绵电池出来之前,由于风电补贴的撤销,风电项目盈利周期太长了,面临巨大的风险。
但是今时不同往日,有海绵电池作为储能系统,风电的消纳能力已经不再是限制,现在每一台风机发电效率越高,就意味着收益越大。
第二百四十一章 把握机遇
比起还在申请预约的金风科技。
另一个企业的速度更加快。
那就是鹏城的大姜创新,因为他们公司在深汕合作区建了一个电池加工厂。
由于海绵电池的一部分加工工艺非常简单,特别是后续组装部分,随便找一个小工厂就可以生产。
海陆丰公司的电池生产部门,近期并没有时间去搞适合无人机的电池,当然,这也和国内无人机行业没有统一规格的电池有关系。
因此大姜创新只能自己搞一个电池组装厂。
近期都在深汕合作区驻点的大姜创新副总裁陆地,就一直在搞海绵电池的定制工作。
他们的工厂从海陆丰公司购买海绵结构,自己回来深加工,每立方米海绵结构的采购价格为两万元,加上其他零部件之后,成本大概在三万出头。
之所以这么贵,一方面是海绵电芯不便宜,另一方面则是因为海绵电池的封装问题。
鹅埠镇的大姜电池厂内。
陆地听着几个技术负责人的描述。
电池厂的技术总监李领峰,拿着一颗小电池:“为了适应无人机使用,我们近期调整了海绵电芯的规格,同时将外壳从之前的玻璃钢网格,改为碳纤维密封,增强了整体强度和散热。”
“电池的重量有什么变化?”陆地主要关心电池重量的变化。
李领峰慢条斯理地回道:“陆总放心,由于我们替换了外壳的玻璃钢,采用更加轻的碳纤维外壳,虽然因为采用多芯串联和并联组合,导致组合电池组中的正负极数量增加了,但整体重量还是下降了3.1%左右。”
“电量呢?”
“根据我们的电池规格,如果按照之前差不多的重量配备给无人机,普遍可以实现电量倍增,从而实现续航倍增。”
陆地想起一件事,他向助理问道:“小文,昨天我们从海陆丰公司的实验室定制的那批零部件,到了吗?”
“是到了,应该在后勤仓库那边。”
“你安排人拉过来。”
“好的,陆总。”
看着小跑着离开的小文,李领峰转过头问道:“陆总,又定制了什么零件?”
陆地摇摇头:“没有,是无人机的外壳、叶片和支架之类,我前段时间发现海陆丰公司密集注册了很多新材料专利,发现其中几种材料的潜力不错,便和海陆丰公司的科研事业部联系,定制了一批实验用的零部件。”
两人谈话期间。
小文已经安排工人,将从一个集装箱中,将大大小小的密封箱子拉到一个空置的厂房内。
陆地带着从鹏城总部带过来的无人机组装技术员、无人机测试员,来到了这个空置的厂房内。
几个工人将密封箱拆开,按照组装技术员的指导,将各个零部件分门别类拿到盒子上。
利用从鹏城总部带过来的组装工具,几个组装技术员轻车熟路地完成了一架T40无人机的组装工作。
电池不仅仅有他们之前的老版本电池,还有本地工厂新鲜出炉的特制版海绵电池。
12公斤的海绵电池组,有效电量为3.15千瓦时。
原版电池同样是12公斤,有效电量只有1.57千瓦时。
差距非常明显。
不过这不是重点,因为今天陆地他们也不是为了测试新电池而来,因为之前他们公司就组织了十几次测试。
不一会,又一架T40无人机被组装出来。
不过这一架和第一架T40有点不一样。
时间过去了五个小时,厂房内还在组装无人机。
而陆地等人已经带着测试人员,早已经在隔壁一片空地上,进行着无人机的各种测试工作。
“采用原版电池的T40A,续航增加了将近20%。”
一边听测试小组长的汇报,陆地一边看着手上测试报告。
原版T40无人机的自重是38公斤,这是不含电池的重量,加上电池就是50公斤,有效载荷为40公斤,即最大起飞重量为90公斤,不过其极限起飞重量是101公斤
目前正在测试的T40A,采用改性豆丝纤维制造的零部件后,自重减少了10公斤,续航性能提升20%左右。
而T40B、T40C,其自重分别减少了20公斤和28公斤。
初步测试下来,哪怕是当初陆地和T40设计团队选择的极限减重方案—T40C,仍然可以飞行起来。
接下来的测试项目,就是采用新电池的情况下,这些不同减重方案的T40无人机,其续航性能的表现。
结果依旧是非常抢眼。
T40A的续航性能提升了113%。
T40B的续航性能提升了133%。
T40C的续航性能提升了149%。
第二天,天刚蒙蒙亮。
陆地带人继续着昨天没有完成的测试工作。
今天的测试工作,主要是测试有效载荷的提升。
这个测试非常重要,因为他们要改用新材料之后,无人机可以同时多少有效载荷。
或许很多人会认为最简单的方案,就是按照自重减少的比例,同比例增加有效载荷。
然而这是不可能的。
因为机身的自重和有效载荷的重心分布不一样,特别是作为承重轴的几条支架,必须可以负荷增加的重量。
测试有条不紊的进行着。
中午,从鹏城过来的大姜创新董事长汪韬,也抵达了电池厂。
“老陆,情况如何?”
陆地边带路,边介绍这边的情况:“目前测试情况非常好,哪怕是极限减重方案,仍然可以承受最大起飞重量101公斤的测试。”
“我路上看了你们的一部分报告,最大减重方案是T40C吧!”
“是的,汪总。”陆地微微点头。
“T40C的极限载荷达到79公斤,承重轴的情况如何?”
“问题不大,目前目测没有出现严重变形和裂痕,不过详细情况,还需要去实验室过一遍探伤。”
汪韬站在遮阳伞下。
陆地赶紧递过来安全帽、防溅射护目镜,遮阳伞周围还堆放着二十多个沙包,已经使用钢化玻璃窗设立的临时掩体。
一边穿戴这些东西,汪韬一边问道:“听说早上出事故了?”
“是呀!一个测试员太着急,被失控的无人机螺旋桨划了一道口子。”
“人怎样?”