Применение углеродного волокна прогрессирует в производстве небольших лодок, яхт, больших кораблей и других судов. Углеродное волокно является идеальным материалом для использования в судостроении, поскольку оно может снизить вибрацию корабля и поддерживать хорошую среду беспроводной связи между судами.
Кроме того, наиболее важной причиной использования углеродного волокна является то, что этот материал может улучшить скорость и топливную экономичность кораблей за счет снижения веса. Например, полностью заменив стеклокомпозит (GFRP) на углепластик (CFRP), вес корабля можно снизить на 30%.
На следующем рисунке показано применение углеродного волокна и его композитных материалов на яхтах. Используя углепластик в надстройке и палубе, можно еще больше снизить вес и улучшить остойчивость корабля; Валы трансмиссии из углеродного волокна также могут снизить вес и вибрацию; Углеродное волокно также имеет потенциально широкое применение в лопастях гребных винтов.
Традиционно материалы из стеклопластика широко используются в судостроительной промышленности. Благодаря использованию промежуточных материалов, таких как ткани, и процессам их формирования, стеклопластик также можно наносить на углепластик, что позволяет легко заменить оригинальные компоненты кораблей из стеклопластика на углепластик.
В большинстве авиационных и спортивных применений почти половина матричной смолы состоит из эпоксидной смолы. Однако в судостроительной промышленности в большинстве материалов матрицы углепластика используются ненасыщенные полиэфирные или винилэфирные смолы. Чтобы расширить судостроительную промышленность, некоторые компании, такие как японская Toray, разработали углеродные волокна, которые могут обеспечить более высокую прочность соединения с винилэфирными смолами, и используют их в широком спектре применений в судостроении.
Углепластик не только обладает высокой удельной прочностью и высоким удельным модулем, но также использует свои демпфирующие свойства для увеличения собственной частоты вибрации судна. Например, использование углепластика в местах установки двигателей и вспомогательного оборудования позволяет эффективно снизить вибрацию судна, вызываемую работой двигателей и вспомогательного оборудования.
Кроме того, можно полностью использовать проводимость углепластика, а используя углепластик для обертывания стен комнаты беспроводной связи, можно достичь эффекта экранирования 40 дБ или выше. Это означает, что с помощью углепластика можно решить такие проблемы, как помехи от двигателя и вспомогательных устройств, вызванные электромагнитными волнами, проходящими через корабли, которые препятствуют беспроводной связи.
Кроме того, в судостроении широко используются смешанные композиционные материалы, состоящие из тканей из углеродного, стекловолокна или арамидных волокон. Используя композитные материалы для оптимальной конструкции, можно достичь целевых характеристик и полного баланса затрат. Например, при использовании традиционных композитных материалов из стекловолокна оптимизация комбинаций композитных материалов может быть достигнута за счет использования углеродных волокон только в тех областях, где требуется жесткость, что соответствует требованиям к производительности при одновременном снижении затрат.