氫能作為一種零碳能源，具有來源豐富、潔凈環(huán)保、燃燒值高、無污染、可儲(chǔ)運(yùn)等一系列優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ亩文茉础淠芾眯问綇V泛，氫燃料電池汽車、燃料電池叉車、燃料電池電站、通訊基站應(yīng)急備用電源等氫能利用典型產(chǎn)品已逐步推廣，這對(duì)解決世界面臨的能源和環(huán)境問題具有重要意義。

氫能利用完整鏈條包括生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、應(yīng)用等幾方面，而決定氫能是否廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵是安全可靠的儲(chǔ)氫技術(shù)。車載儲(chǔ)氫技術(shù)主要包括高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫、低溫液態(tài)儲(chǔ)氫、固體儲(chǔ)氫和有機(jī)液體儲(chǔ)氫。其中，高壓儲(chǔ)氫因具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壓縮氧氣制備能耗低、充裝和排放速度快等優(yōu)點(diǎn)而備受重視，是目前占絕對(duì)主導(dǎo)地位的氫能儲(chǔ)輸方式。

復(fù)合材料儲(chǔ)氫氣瓶由內(nèi)至外包括內(nèi)襯材料、過渡層、纖維纏繞層、外保護(hù)層、緩沖層。儲(chǔ)氫氣瓶進(jìn)行充氣的周期可能較長(zhǎng)，而氫氣在高壓下又具有很強(qiáng)的滲透性，所以氫氣儲(chǔ)罐內(nèi)襯材料要有良好的阻隔功能，以保證大部分的氣體能夠儲(chǔ)存于容器中。

汽車的傳統(tǒng)軸在過往一般使用鋼鐵材料制作，這種材料的傳動(dòng)軸彎曲固有頻率比較小，在汽車高速行駛的過程中性能不佳，采用兩段式式結(jié)構(gòu)也存在不少弊病。碳纖維復(fù)合材料汽車傳動(dòng)軸能夠很好的解決這個(gè)問題，有效提升汽車性能。

汽車傳動(dòng)軸的受力情況比較復(fù)雜，尤其要承受很大的扭矩，對(duì)材料性能要求較高。碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有各向異性、比強(qiáng)度高和比模量相對(duì)較低的特點(diǎn)，替代金屬材料作為傳動(dòng)軸可較好的滿足使用需求。碳纖維傳動(dòng)軸不僅可減輕重量60%，而且具有更好的耐疲勞性和耐久性。應(yīng)用實(shí)例：豐田86碳纖維傳動(dòng)軸僅5.53kg，減重50%；蘭博基尼第六元素概念車使用碳纖維連桿取代鋼制連接件，重量減輕40%-50%。

隨著復(fù)合材料相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，帶纏繞、鋪放成型技術(shù)呈現(xiàn)出多工藝復(fù)合化、成型設(shè)備精密化、CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用日益增多、成型設(shè)備與機(jī)器人結(jié)合化、熱塑性樹脂基復(fù)合材料逐漸增多及新型固化技術(shù)不斷應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)。經(jīng)過 40 余年的研究與發(fā)展，我國復(fù)合材料纏繞、鋪放成型制造技術(shù)的研究和應(yīng)用已初具規(guī)模，但仍然面臨著國外技術(shù)的嚴(yán)密封鎖與技術(shù)儲(chǔ)備的嚴(yán)重不足。由星火機(jī)床集團(tuán)公司聯(lián)合武漢理工大學(xué)研發(fā)的多軸聯(lián)動(dòng)復(fù)合材料數(shù)控纏繞設(shè)備正式交付委托方。由此，長(zhǎng)期依賴國外的復(fù)合材料纏繞設(shè)備“卡脖子”難題得以徹底解決。

多軸聯(lián)動(dòng)復(fù)合材料數(shù)控纏繞設(shè)備

這次交付用戶的設(shè)備是國家重點(diǎn)項(xiàng)目關(guān)鍵設(shè)備，是集新工藝、新材料制造技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等為一體的智能化高新技術(shù)產(chǎn)品，能夠完成各種非金屬玻璃纖維、碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)品的筒形、球形、錐形等形狀的纏繞加工生產(chǎn)。該設(shè)備主要有自動(dòng)化程度高、精度高、可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)，突破了國內(nèi)很多的技術(shù)瓶頸，解決了國內(nèi)（技術(shù)）卡脖子問題，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。

纏繞工藝未來發(fā)展方向

1）生物基“以竹代塑”

竹纏繞復(fù)合材料，以水溶性氨基類樹脂為膠黏劑，采用纏繞工藝加工成型的新型生物基材料，屬于新型生物基材料。竹纏繞技術(shù)，打破了數(shù)千年來人類對(duì)于竹子的應(yīng)用形成的固有認(rèn)識(shí)，開啟了傳統(tǒng)竹產(chǎn)業(yè)變革的新征程。竹纏繞復(fù)合材料技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于市政、水利、建筑、交通、石油化工、海洋、航天、國防建設(shè)等多個(gè)領(lǐng)域，對(duì)于國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要作用。

竹纏繞技術(shù)是我國獨(dú)立研發(fā)、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)且可產(chǎn)業(yè)化的一項(xiàng)新技術(shù)，可用于制備竹纏繞復(fù)合材料或纏繞式竹材制品。竹纏繞技術(shù)以循環(huán)可再生的竹材為原材料，充分利用竹材的軸向拉伸 性、彎曲柔韌性及其內(nèi)部相互連通的孔隙結(jié)構(gòu)，通過纏繞成型工藝制造竹產(chǎn)品，加工工序簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度高，顛覆了木工產(chǎn)品制造工藝，在環(huán)保、性能、成本等方面均具有顯著優(yōu)勢(shì)，可廣泛應(yīng)用。隨著竹纏繞技術(shù)熟化，使得其在多個(gè)領(lǐng)域用竹產(chǎn)品替代鋼材、水泥、塑料、玻璃成為可能，且對(duì)于實(shí)現(xiàn)竹資源高效循環(huán)利用，盤活閑置竹資源，增加就業(yè)機(jī) 會(huì)，實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村振興具有重要意義。

目前，竹纏繞技術(shù)總體處于初始發(fā)展階段，進(jìn)程較為緩慢。在纏繞原料標(biāo)準(zhǔn)化、材性研究、竹材種類選擇、膠種選擇、工藝設(shè)計(jì)和纏繞技術(shù)等方面 需要進(jìn)行深入的機(jī)理性探究，以期獲得更加全面且豐富的竹纏繞技術(shù)體系。在產(chǎn)品適應(yīng)性優(yōu)化設(shè)計(jì) 與制造方面，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造應(yīng)將竹材自身結(jié)構(gòu) 的特殊性與目標(biāo)產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，通過優(yōu)化工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)不同使用環(huán)境下的產(chǎn)品適應(yīng)性設(shè)計(jì)與制造。在產(chǎn)品機(jī)械化程度方面，竹纏繞技術(shù)的應(yīng)用潛力巨大，進(jìn)一步開發(fā)竹纏繞產(chǎn)品類型、拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域的前提是提高機(jī)械化水平，從而提升竹纏繞技術(shù)經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和競(jìng)爭(zhēng)能力。

國際竹藤中心與浙江鑫宙竹基復(fù)合材料科技有限公司研發(fā)的竹纏繞產(chǎn)品

2）高精度多軸纖維纏繞

高精度多軸纖維纏繞生產(chǎn)線是生產(chǎn)制作高精度、高強(qiáng)度等高性能纖維纏繞制品的生產(chǎn)線，主要由纏繞機(jī)軌道或門架、驅(qū)動(dòng)床頭、床尾、纏繞小車、浸膠系統(tǒng)、導(dǎo)絲嘴翻轉(zhuǎn)裝置、伸臂進(jìn)給裝置及紗架、電子氣動(dòng)伺服張力控制系統(tǒng)、加熱裝置、PLC控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)及安全防護(hù)系統(tǒng)等部分組成。能滿足各種樹脂和纖維體系的球體、錐體、圓柱體、(半)橢球體、矩形體以及組合體等軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)件纏繞制品的制作。適用于對(duì)產(chǎn)品性能要求較高的運(yùn)輸及航空航天領(lǐng)域。

多軸纖維纏繞機(jī)COMET

3）碳纖維纏繞

碳纖維，因其出色的性能，逐漸成為氫氣瓶制造的主流材料。然而，早期在國內(nèi)，由于70 MPa碳纖維纏繞IV型瓶的制備技術(shù)不成熟和規(guī)模化生產(chǎn)難度大，造成了較高的制備成本，限制了這一技術(shù)的廣泛應(yīng)用。但隨著技術(shù)的持續(xù)發(fā)展和生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，成本逐漸降低，這為氫氣瓶的進(jìn)一步普及和應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

在氫氣瓶的技術(shù)進(jìn)化中，Ⅲ型和Ⅳ型氣瓶標(biāo)志著一個(gè)重要的轉(zhuǎn)變。這兩種類型的氣瓶主要由內(nèi)膽和纖維纏繞層組成，采用了先進(jìn)的復(fù)合材料技術(shù)。內(nèi)膽通常由金屬或其他材料制成，而外圍則由碳纖維、玻璃纖維等高強(qiáng)度纖維復(fù)合材料纏繞而成，顯著提高了氣瓶的承壓能力和安全性。

IV型700bar高壓儲(chǔ)氫瓶-Carbon4 Tank