在2025年上海低空经济展会上,亮相了许多新奇产品,比如全球首款 7 座 3 吨级多用途 eVTOL 维新宇航 Vector5、杰能科世空中交通安全防护管理平台、中国邮政 ZC500 纵列式双旋翼无人机等。这场"空中革命"的背后,一场材料科学的革新正在悄然发生—以热塑性复合材料为代表的新型材料,正成为低空经济飞行器实现"轻量化、高性能、可持续"的关键支撑。
一、低空经济崛起:材料创新成核心命题
作为战略性新兴产业,低空经济的核心载体是无人机与eVTOL(电动垂直起降飞行器)。其中,无人机已形成覆盖消费级、工业级、军事级的完整产业链,工业无人机在农林植保、电力巡检、物流运输等领域的渗透率持续提升;eVTOL则被视为"空中汽车",其商业化进程直接取决于材料技术的突破。
低空经济对材料的要求极为严苛:一方面,飞行器需在有限载荷下实现长续航,要求材料具备"轻量化"特性;另一方面,低空环境的高湿度、温差大、电磁干扰等复杂条件,要求材料兼具耐腐蚀、耐高温、抗疲劳等性能。传统金属材料难以同时满足这些需求,而热塑性复合材料的出现,为低空经济提供了"最优解"。
热塑性复合材料是以热塑性树脂(如PEEK、PPS、PEKK)为基体,与碳纤维、玻璃纤维等增强材料复合而成的新型材料。相较于传统热固性复合材料(如环氧树脂基),其核心优势体现在三个方面:
1. 性能优势:耐高温、耐腐蚀、高强度
以NAPO自研的PPS-CF/UD(连续碳纤维增强聚苯硫醚单向预浸带)为例,其基体PPS树脂具有天然的耐化学腐蚀性(可抵抗酸、碱、有机溶剂侵蚀)和低吸水率(<0.01%),在潮湿或腐蚀性环境中仍能保持尺寸稳定;同时,PPS的热稳定性优异,可在200℃以上连续工作,机械强度衰减极小,完美适配eVTOL电池热管理、无人机农业植保(接触农药)等场景。而NAPO研发的PEEK-CF/UD(聚醚醚酮基)则进一步将耐温等级提升至260℃,同时具备更优的抗辐射性能,适用于高空或辐射环境下的低空作业。
2. 加工优势:可回收、高效成型
传统热固性复合材料固化后不可逆,废弃后难以回收,导致高成本与环保压力。热塑性复合材料则可通过加热重塑,实现100%回收利用,大幅降低全生命周期成本。此外,其加工效率比热固性高(可通过模压工艺快速成型),尤其适合无人机机臂、eVTOL机身框架等复杂结构的规模化生产。
3. 轻量化优势:比强度超越金属
热塑性复合材料的密度仅为铝合金的1/2,但比强度(强度/密度)是钢的5倍、铝合金的3倍。以某型工业无人机为例,采用PPS-CF/UD替代铝合金后,机身重量降低40%,续航时间提升30%,同时抗疲劳性能提升2倍,显著延长了设备使用寿命。
NAPO热塑性复合材料不仅是低空经济"轻量化革命"的核心引擎,更将通过可回收性、轻质高强等特性,推动低空经济向"绿色、安全、高效"方向升级。
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