近年來(lai)，碳(tan)纖(xian)維(wei)復(fu)(fu)合(he)(he)材(cai)料(liao)在海洋(yang)領(ling)域的(de)應用(yong)越來(lai)越廣泛，海洋(yang)環(huan)境下的(de)腐(fu)蝕(shi)，高(gao)壓(ya)，水底暗流流動帶來(lai)的(de)強剪切作用(yong)對材(cai)料(liao)的(de)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性，強度和(he)疲勞性能提出(chu)了嚴格的(de)要求。碳(tan)纖(xian)維(wei)復(fu)(fu)合(he)(he)材(cai)料(liao)自身有(you)(you)著優良的(de)耐(nai)皮性能、抗(kang)蝕(shi)性能，在海洋(yang)領(ling)域的(de)開(kai)發(fa)拓(tuo)展中占有(you)(you)優勢，現如今，碳(tan)纖(xian)維(wei)復(fu)(fu)合(he)(he)材(cai)料(liao)在海洋(yang)領(ling)域發(fa)揮著越來(lai)越大的(de)作用(yong)。

一、碳纖維復合材料在海底油(you)氣(qi)田建(jian)造中(zhong)的應用

碳纖維復合材(cai)料可(ke)(ke)以(yi)用作油(you)田鉆井(jing)平臺(tai)中(zhong)(zhong)的(de)生產井(jing)管(guan)、抽油(you)桿、儲(chu)(chu)藏槽(cao)、海底(di)輸油(you)管(guan)、甲(jia)板(ban)等部件(jian)。其制造工(gong)藝分為拉擠成型(xing)工(gong)藝和(he)濕(shi)法纏繞(rao)工(gong)藝。拉擠成型(xing)法一般(ban)用在普通管(guan)材(cai)和(he)連(lian)接(jie)管(guan)上(shang)。纏繞(rao)法一般(ban)用作儲(chu)(chu)槽(cao)和(he)壓力容(rong)器(qi)的(de)表(biao)面，也(ye)可(ke)(ke)用在各向異性(xing)的(de)柔性(xing)管(guan)道之(zhi)中(zhong)(zhong)，碳纖維復合材(cai)料可(ke)(ke)以(yi)特定的(de)角(jiao)度(du)纏繞(rao)排列(lie)在鎧裝層之(zhi)中(zhong)(zhong)。

一個1500m水(shui)深(shen)的(de)(de)鉆井平臺(tai)，其鋼(gang)(gang)制系(xi)纜的(de)(de)質(zhi)量就達6500t左右，而碳纖(xian)(xian)維復合材(cai)(cai)料密度(du)是普通鋼(gang)(gang)材(cai)(cai)的(de)(de)1/4，若(ruo)使用(yong)(yong)碳纖(xian)(xian)維復合材(cai)(cai)料取代部(bu)分鋼(gang)(gang)材(cai)(cai)將顯著(zhu)減少鉆井平臺(tai)的(de)(de)載重負荷，一定程度(du)上可以節省平臺(tai)的(de)(de)建造成本(ben)。抽油(you)桿在(zai)作(zuo)業中要進行(xing)往(wang)復運動，由(you)于(yu)管外海水(shui)壓力與管內壓力不平衡極易引起(qi)材(cai)(cai)料的(de)(de)疲(pi)勞(lao)斷裂(lie)，而用(yong)(yong)碳纖(xian)(xian)維復合材(cai)(cai)料即可解決這一問題，由(you)于(yu)海水(shui)環境(jing)耐腐蝕，碳纖(xian)(xian)維復合材(cai)(cai)料在(zai)海水(shui)中使用(yong)(yong)壽命比鋼(gang)(gang)材(cai)(cai)要長(chang)，并且可以獲(huo)得(de)更深(shen)的(de)(de)使用(yong)(yong)深(shen)度(du)。

碳(tan)(tan)纖(xian)維(wei)復合材(cai)料的(de)連續抽油(you)(you)(you)桿(gan)是一種(zhong)類似膠片的(de)帶狀結構(gou)，柔韌(ren)性很好(hao)。20世(shi)紀90年(nian)代由美國生產(chan)并應(ying)用(yong)。它是以碳(tan)(tan)纖(xian)維(wei)為增強纖(xian)維(wei)，不飽和樹脂為基體材(cai)料，高溫下交(jiao)聯固化后通(tong)過拉擠成型工(gong)藝生產(chan)制(zhi)得。2001～2003年(nian)我國在純梁油(you)(you)(you)田中(zhong)使(shi)用(yong)碳(tan)(tan)纖(xian)維(wei)抽油(you)(you)(you)桿(gan)和普通(tong)鋼制(zhi)抽油(you)(you)(you)桿(gan)做了(le)試點，使(shi)用(yong)碳(tan)(tan)纖(xian)維(wei)抽油(you)(you)(you)桿(gan)能明顯提高出油(you)(you)(you)量，減少電(dian)機的(de)載荷，相(xiang)比(bi)之下更(geng)節能。而且碳(tan)(tan)纖(xian)維(wei)復合材(cai)料抽油(you)(you)(you)桿(gan)比(bi)鋼制(zhi)抽油(you)(you)(you)桿(gan)更(geng)耐疲勞，抗腐蝕性能更(geng)好(hao)，更(geng)適合應(ying)用(yong)在海底油(you)(you)(you)田的(de)開發中(zhong)。

二、碳(tan)纖維(wei)復(fu)合材料在海(hai)上風電方面的應用

我國海(hai)(hai)岸線約1800km，島(dao)嶼(yu)6000多個(ge)，東南(nan)沿海(hai)(hai)及島(dao)嶼(yu)地(di)區風(feng)力(li)資(zi)源(yuan)豐富且易于(yu)開發(fa)，海(hai)(hai)上風(feng)電(dian)資(zi)源(yuan)豐富，是未來發(fa)展的(de)(de)重要(yao)領域(yu)，也是風(feng)電(dian)技術最(zui)先(xian)進、要(yao)求(qiu)(qiu)最(zui)高的(de)(de)領域(yu)，近年來我國有關(guan)部門一直大(da)(da)(da)力(li)促進海(hai)(hai)上風(feng)電(dian)能(neng)源(yuan)的(de)(de)開發(fa)。風(feng)力(li)發(fa)電(dian)葉片90%以(yi)上重量(liang)由復(fu)合材(cai)(cai)料(liao)組成，海(hai)(hai)上風(feng)力(li)大(da)(da)(da)，發(fa)電(dian)功率大(da)(da)(da)，勢必要(yao)求(qiu)(qiu)更(geng)大(da)(da)(da)的(de)(de)葉片和更(geng)優良的(de)(de)比(bi)強度(du)和耐久度(du)。而(er)碳纖(xian)維(wei)復(fu)合材(cai)(cai)料(liao)比(bi)強度(du)和比(bi)剛度(du)都很高，能(neng)夠滿足開發(fa)大(da)(da)(da)型(xing)化、輕量(liang)化、高性能(neng)、低(di)成本的(de)(de)發(fa)電(dian)葉片的(de)(de)要(yao)求(qiu)(qiu)，與玻璃纖(xian)維(wei)復(fu)合材(cai)(cai)料(liao)相比(bi)，碳纖(xian)維(wei)復(fu)合材(cai)(cai)料(liao)更(geng)適合應用于(yu)海(hai)(hai)洋領域(yu)。

碳(tan)纖(xian)(xian)維復合材料(liao)在(zai)海(hai)洋(yang)風(feng)力(li)發電(dian)中具有顯著的(de)優勢。碳(tan)纖(xian)(xian)維復合材料(liao)葉(xie)片(pian)(pian)質量(liang)低，剛度大，模(mo)量(liang)是玻璃纖(xian)(xian)維制品的(de)3～8倍；海(hai)洋(yang)環境(jing)下濕度大，氣候多變，且(qie)風(feng)機(ji)(ji)24h工作。葉(xie)片(pian)(pian)耐疲(pi)勞性較好，能較好地抵御(yu)惡劣的(de)天氣；改善了葉(xie)片(pian)(pian)的(de)空(kong)氣動(dong)力(li)學性能，減少對(dui)塔和(he)輪(lun)軸的(de)負載，從而使風(feng)機(ji)(ji)的(de)輸出功率更(geng)平滑(hua)更(geng)均衡，提高能量(liang)效率；利用(yong)碳(tan)纖(xian)(xian)維的(de)導電(dian)性能，通過特(te)殊(shu)的(de)結(jie)構設計，可有效地避免雷擊對(dui)葉(xie)片(pian)(pian)造成的(de)損傷；降低風(feng)力(li)機(ji)(ji)葉(xie)片(pian)(pian)的(de)制造和(he)運輸成本；具有振動(dong)阻尼(ni)特(te)性等。

三、碳纖(xian)維(wei)復合材料在海洋工程上的(de)應用

碳(tan)(tan)纖(xian)(xian)維復(fu)(fu)合(he)材(cai)料(liao)因其輕質高(gao)強耐腐(fu)的(de)(de)特(te)性被(bei)應(ying)用(yong)(yong)于(yu)(yu)海洋(yang)工(gong)程建(jian)(jian)筑，以(yi)筋(jin)(jin)索材(cai)及(ji)結(jie)構件的(de)(de)形式(shi)替代(dai)傳統(tong)鋼筋(jin)(jin)建(jian)(jian)材(cai)，解決(jue)海水侵蝕鋼筋(jin)(jin)、運輸(shu)路途(tu)遙遠(yuan)運輸(shu)成本高(gao)的(de)(de)問題(ti)。國外(wai)已(yi)應(ying)用(yong)(yong)于(yu)(yu)海上(shang)島礁(jiao)建(jian)(jian)筑、碼頭、浮動平臺、燈塔塔架等。碳(tan)(tan)纖(xian)(xian)維復(fu)(fu)合(he)材(cai)料(liao)用(yong)(yong)作工(gong)程上(shang)修復(fu)(fu)始于(yu)(yu)20世(shi)紀(ji)80年代(dai)，日本三菱化學公司率先對(dui)碳(tan)(tan)纖(xian)(xian)維復(fu)(fu)合(he)材(cai)料(liao)的(de)(de)力學性能和(he)(he)在工(gong)程加固(gu)方面的(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)做了研究。最初(chu)的(de)(de)研究熱點在于(yu)(yu)使用(yong)(yong)碳(tan)(tan)纖(xian)(xian)維復(fu)(fu)合(he)材(cai)料(liao)對(dui)鋼筋(jin)(jin)混凝土(tu)梁進(jin)行加固(gu)，后來發(fa)展到對(dui)各種土(tu)木工(gong)程的(de)(de)加固(gu)和(he)(he)補(bu)強上(shang)。

碳(tan)纖(xian)(xian)維(wei)復合材(cai)料(liao)優異的(de)性能(neng)使得它在海(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)應(ying)(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)領(ling)域中有(you)著廣(guang)闊(kuo)的(de)應(ying)(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)前景，總體來說(shuo)，相對(dui)于航空(kong)航天等領(ling)域的(de)成熟(shu)應(ying)(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)，碳(tan)纖(xian)(xian)維(wei)在海(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)領(ling)域中的(de)應(ying)(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)相對(dui)起(qi)步較晚，同(tong)時(shi)，碳(tan)纖(xian)(xian)維(wei)的(de)成本(ben)偏高也(ye)是制(zhi)約(yue)其規模(mo)化應(ying)(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)的(de)一個重要因素(su)。隨著海(hai)(hai)(hai)上軍(jun)事的(de)發展和海(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)資源的(de)開發，大力推進碳(tan)纖(xian)(xian)維(wei)在海(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)領(ling)域的(de)應(ying)(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)是發展的(de)必(bi)然(ran)趨(qu)勢(shi)，另(ling)一方面(mian)海(hai)(hai)(hai)洋(yang)(yang)領(ling)域對(dui)碳(tan)纖(xian)(xian)維(wei)復合材(cai)料(liao)需求(qiu)的(de)不(bu)斷增大，也(ye)將從應(ying)(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)牽引方面(mian)促進碳(tan)纖(xian)(xian)維(wei)產業鏈(lian)的(de)健康發展。