Vật liệu composite PEEK, nhờ những ưu điểm vượt trội về hiệu năng như trọng lượng nhẹ, độ bền cao, khả năng chống ăn mòn và tự bôi trơn, đang được sử dụng rộng rãi để thay thế các vật liệu kim loại truyền thống trong nhiều lĩnh vực có giá trị gia tăng cao theo xu hướng "thay thế thép bằng nhựa". Sau đây là các kịch bản ứng dụng chính của chúng:
I. Hàng không vũ trụ
Giá trị ứng dụng: Giảm trọng lượng tối đa để cải thiện hiệu quả nhiên liệu và khả năng tải trọng, đồng thời chịu được nhiệt độ khắc nghiệt, rung động và ăn mòn hóa học.
Các thành phần/kịch bản được thay thế: Các bộ phận cấu trúc máy bay: Vỏ bọc, mép trước cánh, nắp trục bánh xe, giá đỡ, kẹp ống, giá đỡ cửa, v.v., việc thay thế hợp kim nhôm có thể giảm trọng lượng từ 20% đến 40% (ví dụ: Boeing 787, Airbus A350).
Các bộ phận động cơ: Cánh quạt, vòng đệm, gioăng, kẹp dây dẫn, đai ốc, v.v., có khả năng chịu nhiệt cao và giảm trọng lượng.
Các bộ phận bên trong: Khung ghế, tấm ốp vách, v.v., đáp ứng các yêu cầu về khả năng chống cháy và an toàn.
Tên lửa và vệ tinh: Khay pin, ốc vít và các bộ phận cấu trúc khác, đáp ứng những yêu cầu khắc nghiệt của môi trường không gian.
II. Xe năng lượng mới
Giá trị ứng dụng:Đạt được mục tiêu giảm trọng lượng để mở rộng phạm vi hoạt động của xe điện, đồng thời đáp ứng các yêu cầu về độ tin cậy và cách điện trong điều kiện sạc nhanh điện áp cao và nhiệt độ cao.
Các thành phần/kịch bản được thay thế:
Hệ thống truyền động: Nắp động cơ, bạc đạn, phớt, cánh quạt tăng áp, cánh quạt bơm chân không (xe truyền thống); bạc đạn động cơ, dây tráng men động cơ cao áp 800V (xe năng lượng mới).
Hệ thống truyền động và phanh: Vòng răng ly hợp, bánh răng, van phanh ABS, vòng đệm kín.
Hệ thống pin: Vật liệu cách điện cho bộ pin (ví dụ: ứng dụng pin BYD Blade đã tăng mật độ năng lượng thể tích của mô-đun lên 18%), gioăng làm kín.
Khác: Các bộ phận của hệ thống lái, bạc lót, bánh răng ghế điện, các bộ phận tiêu chuẩn khác.
III. Y tế & Chăm sóc sức khỏe
Giá trị ứng dụng: Khả năng tương thích sinh học tuyệt vời, mô đun đàn hồi tương tự như xương người, không có thành phần kim loại, có thể tùy chỉnh.
Các thành phần/kịch bản được thay thế:Cấy ghép: Khớp nhân tạo (hông, gối), khung cố định cột sống, tấm sửa chữa sọ não, xương sườn nhân tạo, v.v., đang nhanh chóng thay thế các kim loại y tế như hợp kim titan. Dụng cụ phẫu thuật: Có thể chịu được hơn 3000 chu kỳ khử trùng bằng hơi nước áp suất cao ở 134°C, được sử dụng để sản xuất các dụng cụ tái sử dụng cao cấp.
IV. Công nghiệp & Năng lượng
Giá trị ứng dụng: Chống ăn mòn, chống mài mòn, tự bôi trơn, phù hợp với môi trường công nghiệp khắc nghiệt, tránh ô nhiễm chất bôi trơn.
Các thành phần/kịch bản được thay thế:
Ngành Dầu khí: Vòng đệm, tấm van, ống lót, thay thế PTFE, khắc phục các vấn đề về dễ bị mài mòn và biến dạng dẻo ở nhiệt độ và áp suất cao.
Bơm và van hóa chất: Van, thân bơm, vòng bi, phớt, chịu được ăn mòn hóa chất.
Năng lượng gió và năng lượng mặt trời: Vòng bi tuabin gió, cụm tấm quang điện, v.v., giúp kéo dài tuổi thọ trong môi trường khắc nghiệt.
V. Thông tin điện tử & Sản xuất chất bán dẫn
Giá trị ứng dụng:Độ tinh khiết cao, khả năng chịu nhiệt cao, độ thoát khí thấp, độ ổn định kích thước, đảm bảo năng suất quy trình chính xác cao.
Các thành phần/kịch bản được thay thế:
Sản xuất chất bán dẫn: Vòng giữ CMP, giá đỡ wafer, mâm cặp, vòng mạ chọn lọc, v.v., chịu được nhiệt độ cao 260°C và ăn mòn plasma, mang lại tuổi thọ sử dụng lâu hơn.
Thiết bị điện tử tiêu dùng: Ăng-ten điện thoại di động tích hợp (thay thế LCP/PI), màng rung loa, đầu nối, v.v., tận dụng khả năng hấp thụ độ ẩm thấp và hiệu suất điện ổn định.
VI. Các lĩnh vực mới nổi:
Robot và nền kinh tế ở độ cao thấp
Giá trị ứng dụng:Vật liệu nhẹ, độ bền cao, độ ồn thấp là những yếu tố quan trọng giúp cải thiện hiệu suất chuyển động và sức bền.
Các thành phần/kịch bản được thay thế:
Robot hình người: Khung xương khớp nối, bánh răng, ổ bi, trục giảm tốc hài hòa/bánh xe cứng và các bộ phận truyền động khác (ví dụ: ứng dụng Tesla Optimus đã giảm trọng lượng 10kg).
Máy bay không người lái/eVTOL: Cánh quạt/lưỡi dao, các bộ phận cấu trúc thân máy bay, tay đỡ, v.v., vật liệu composite sợi carbon PEEK đạt được khả năng giảm trọng lượng tối ưu và độ bền cao.
Bản tóm tắt
Nguyên tắc cốt lõi của việc sử dụng vật liệu composite PEEK thay thế kim loại nằm ở việc đáp ứng hoặc thậm chí vượt quá các yêu cầu về hiệu suất trong khi đạt được trọng lượng nhẹ hơn đáng kể, khả năng chống ăn mòn và tích hợp chức năng. Ứng dụng của chúng đang nhanh chóng mở rộng từ các lĩnh vực cao cấp như hàng không vũ trụ và y tế đến các ngành công nghiệp mới nổi mang tính chiến lược như xe năng lượng mới, chất bán dẫn và robot, cho thấy tiềm năng thị trường to lớn. Vật liệu composite PEEK gia cường bằng sợi carbon còn đạt được những đột phá về độ bền, độ cứng và khả năng chống mỏi, trở thành lựa chọn lý tưởng để thay thế các kim loại cao cấp (ví dụ: hợp kim titan).
