航空复合材料通常为“三明治”夹芯结构,即蒙皮面层+芯材结构,目前,复合材料芯材主要有蜂窝类、硬质泡沫类、轻木类等。蜂窝类主要以铝蜂窝和纸蜂窝为主,硬质泡沫类有PMI、PVC、PET、PU、EPS等,轻木主要以巴沙木为主。

PMI夹芯复合材料
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PMI夹芯复合材料

1962年,德国一名博士成功制备出聚甲基丙烯酰亚胺,简称PMI泡沫的新材料,并在1971年由德固赛公司(硬闯工业集团)率先实现产业化,并成功应用于航空航天领域。
PMI泡沫是一种大分子闭孔的硬塑性发泡材料,作为复合材料“三明治”夹芯结构的芯材,因其兼具独特的力学、电性能、耐高温、抗蠕变性、易加工、无毒环保等特性,已广泛应用到航空、航天、高速列车、风电、医疗、船舶、汽车、体育器材、音响器材、通讯器材等高新技术领域。

航空航天结构件芯材
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航空航天结构件芯材

PMI泡沫具有质轻高强,力学和电性能兼具,接近100%闭孔结构,泡孔孔径小且均匀,吸胶率低,与PVC、PET、PU、EPS等硬质泡沫相比,在相同密度条件下,PMI泡沫具有最高的温度、强度和耐压缩性能,通过使用大荣五轴加工中心的高精度雕铣加工,可以按照航空器所需工件尺寸,进行精准加工。作为复合材料的内衬填充材料,热变形温度高和耐化学性能优异,抗压缩蠕变性能良好,PMI泡沫可承受较高的复合材料制件共固化工艺温度,与环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、氰酸酯树脂等具有良好的黏合性能,黏结区的强度高于泡沫本体强度。

全封闭式五轴加工中心
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全封闭式五轴加工中心

目前,我国航空复合材料仍以蜂窝类材料为主,PMI泡沫仅为7%左右,而欧美航空领域应用PMI已经非常成熟,美国军机应用PMI达80%,波音等民机达83%。相比之下,我们任重而道远,主要就是材料受限制,但随着我们努力奋斗,很多实力雄厚的资本方、技术先进的院校、体制优势的国企等都介入了PMI这个领域,虽然大多都黯然离场,但仍有少数民企坚持在研发,并取得了傲人的成绩。也逐渐应用到无人机的机翼、尾翼、降落架等零部件的生产中。