PEEK-komposiittimateriaaleja, jotka hyödyntävät niiden kattavia suorituskykyetuja, kuten keveyttä, korkeaa lujuutta, korroosionkestävyyttä ja itsevoitelua, käytetään laajalti perinteisten metallimateriaalien korvaamiseen useilla korkean jalostusarvon aloilla teräksen korvaamisen muovilla trendin myötä. Seuraavassa esitetään niiden tärkeimmät sovellusskenaariot:
I. Ilmailu
Sovelluksen arvo: Äärimmäinen kevennys parantaa polttoainetaloutta ja hyötykuormaa, samalla kestäen äärimmäisiä lämpötiloja, tärinää ja kemiallista korroosiota.
Vaihdetut komponentit/skenaariot: Lentokoneiden rakenneosat: Katteet, siipien etureunat, pyörännavan suojukset, kiinnikkeet, putkikiinnikkeet, ovien tuet jne. Alumiiniseosten korvaaminen voi vähentää painoa 20–40 % (esim. Boeing 787, Airbus A350).
Moottorin osat: Juoksupyörät, tiivisterenkaat, tiivisteet, johtosarjan puristimet, mutterit jne., jotka tarjoavat korkean lämpötilan kestävyyden ja painonkeston.
Sisäosat: Istuinrungot, sivuseinäpaneelit jne., jotka täyttävät palonesto- ja turvallisuusvaatimukset.
Raketit ja satelliitit: Akkukotelot, kiinnikkeet ja muut rakenneosat, jotka täyttävät avaruusympäristön ankarat vaatimukset.
II. Uudet energialähteet
Sovelluksen arvo:Kevyen rakenteen saavuttaminen sähköajoneuvojen toimintasäteen pidentämiseksi, täyttäen luotettavuus- ja eristysvaatimukset korkeajännitteisessä pikalatauksessa ja korkeissa lämpötiloissa.
Vaihdetut komponentit/tilanteet:
Voimansiirtojärjestelmä: Moottorin kotelot, laakerit, tiivisteet, turboahtimen lavat, alipainepumpun lavat (perinteiset ajoneuvot); moottorin laakerit, 800 V:n korkeajännitteinen moottorin emaloitu lanka (uudet energialähteet ajoneuvot).
Vaihteisto ja jarrutus: Kytkimen hammaspyörän renkaat, rattaat, ABS-jarruventtiilit, tiivisterenkaat.
Akkujärjestelmä: Akkujen eristysmateriaalit (esim. BYD Blade -akun sovellus lisäsi moduulin tilavuusenergiatiheyttä 18 %), tiivisteet.
Muut: Ohjausjärjestelmän osat, puslat, sähköistuinten vaihteet, erilaiset vakio-osat.
III. Lääketiede ja terveydenhuolto
Sovelluksen arvo: Erinomainen bioyhteensopivuus, ihmisen luun kaltainen kimmokerroin, ei metalliesineitä, muokattavissa.
Vaihdetut komponentit/tilanteet:Implantit: Tekonivelet (lonkka, polvi), selkärangan fuusiohäkit, kallon korjauslevyt, kylkiluuproteesit jne., jotka korvaavat nopeasti lääketieteellisiä metalleja, kuten titaaniseoksia. Kirurgiset instrumentit: Kestävät yli 3000 korkeapainehöyrysterilointisykliä 134 °C:ssa, käytetään korkealaatuisten uudelleenkäytettävien instrumenttien valmistukseen.
IV. Teollisuus ja energia
Sovelluksen arvo: Korroosionkestävä, kulutusta kestävä, itsevoiteleva, sopii vaativiin teollisuusympäristöihin, välttää voiteluaineen kontaminaation.
Vaihdetut komponentit/tilanteet:
Öljy ja kaasu: Tiivisterenkaat, venttiililevyt, vuoraukset, PTFE:n korvaaminen, sen helpon kulumisen ja kylmävirtauksen ongelmien ratkaiseminen korkeissa lämpötiloissa ja paineissa.
Kemialliset pumput ja venttiilit: Venttiilit, pumppurungot, laakerit, tiivisteet, kestävät kemiallista korroosiota.
Tuuli- ja aurinkoenergia: Tuuliturbiinien laakerit, aurinkopaneelien kasetit jne. pidentävät käyttöikää ankarissa olosuhteissa.
V. Elektroniikan informaatio ja puolijohteiden valmistus
Sovelluksen arvo:Korkea puhtaus, korkean lämpötilan kestävyys, alhainen kaasunmuodostus, mittapysyvyys, mikä varmistaa prosessin tarkan saannon.
Vaihdetut komponentit/tilanteet:
Puolijohteiden valmistus: CMP-pidinrenkaat, kiekkojen pidikkeet, istukat, selektiiviset pinnoitusrenkaat jne. kestävät 260 °C:n korkeita lämpötiloja ja plasmakorroosiota, mikä pidentää käyttöikää.
Kulutuselektroniikka: Sisäänrakennetut matkapuhelinantennit (korvaa LCP/PI:n), kaiuttimien värähtelykalvot, liittimet jne., jotka hyödyntävät alhaista kosteuden imeytymistä ja vakaata sähköistä suorituskykyä.
VI. Nousevat kentät:
Robotiikka ja matalan korkeuden talous
Sovelluksen arvo:Kevyet, lujat, hiljaiset ja keskeiset materiaalit parantavat suorituskykyä ja kestävyyttä.
Vaihdetut komponentit/tilanteet:
Humanoidirobotit: Nivelrungot, vaihteet, laakerit, harmonisen reduktoriaus taipuisat urat/jäykät pyörät ja muut voimansiirron komponentit (esim. Tesla Optimus -sovellus vähensi painoa 10 kg).
Droonit/eVTOL: Potkurit/lavat, rungon rakenneosat, varret jne. PEEK-hiilikuitukomposiitit saavuttavat äärimmäisen painonpudotuksen ja suuren lujuuden.
Yhteenveto
PEEK-komposiittien ydinajatuksena metallien korvaamisessa on suorituskykyvaatimusten täyttäminen tai jopa ylittäminen samalla, kun saavutetaan merkittävä keveys, korroosionkestävyys ja toiminnallinen integraatio. Niiden sovellukset laajenevat nopeasti huippuluokan aloilta, kuten ilmailu- ja lääketieteen aloilta, strategisesti nouseviin teollisuudenaloihin, kuten uusiin energialähteisiin, puolijohteisiin ja robotiikkaan, ja niillä on valtava markkinapotentiaali. Hiilikuituvahvisteiset PEEK-komposiitit saavuttavat edelleen läpimurtoja ominaislujuudessa, jäykkyydessä ja väsymiskestävyydessä, ja niistä on tullut ihanteellinen valinta korkealaatuisten metallien (esim. titaaniseosten) korvaamiseen.
