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一.在船舶上的應用

與傳統(tǒng)的造船材料相比，碳纖維復合材料具有天然的優(yōu)勢。首先，碳纖維復合材料具有良好的力學性能。用它制成的船體具有重量輕、油耗低的特點，而且建造工藝相對簡單、周期短、成型方便，建造和維護成本遠低于鋼質(zhì)船。同時，由于碳纖維與樹脂基體的界面能有效阻止裂紋擴展，材料具有良好的抗疲勞性能。此外，由于碳纖維表面的化學惰性，船體具有水生生物難以生長、耐腐蝕的特點，這也是船舶建造選材非常重要的因素之一。因此，碳纖維復合材料在造船領域有其獨特的綜合性能優(yōu)勢，目前正被廣泛應用于該領域。同時，應用領域的擴大也帶動了碳纖維產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

1.2民用游艇

一般大型游艇都是私人所有，價格昂貴，要求重量輕，強度高，耐久性好。碳纖維復合材料可用于游艇的儀表盤、天線、舵、甲板、船艙和艙壁。傳統(tǒng)的復合材料游艇主要采用玻璃纖維增強塑料(FRP)制造，但由于剛性不足，船體在達到剛性設計要求后往往會超重，而玻璃纖維是一種致癌物質(zhì)，在國外逐漸被禁止。現(xiàn)在復合材料游艇使用碳纖維復合材料的比例大大增加，有的甚至采用碳纖維復合材料。例如，由Baltic Company建造的超級游艇Panama具有夾層結(jié)構(gòu)，碳纖維/環(huán)氧樹脂作為外殼，Nomex蜂巢和CorecellTM結(jié)構(gòu)泡沫作為其船體和甲板的核心材料。它的船體有60米長，但總重量只有210噸。Sunreef 80 Levante是一艘碳纖維雙體船，由波蘭的雙體船工廠Sunreef Yachts建造，由乙烯基樹脂夾層復合材料、PVC泡沫和碳纖維復合材料制成。桅桿吊桿都是定制的碳纖維復合材料，船體只有一部分是玻璃鋼的?？蛰d重量只有45t。速度快，油耗低，性能優(yōu)異。

2014年完工的游艇“中科聯(lián)亞”號是目前國內(nèi)唯一的全碳纖維游艇。它是由碳纖維和環(huán)氧樹脂復合材料制成的綠色游艇，比同類型的玻璃纖維游艇輕30%，強度更高，速度更快，油耗更低。

此外，高強度碳纖維繩索用于游艇的拉索和纜繩，以確保安全。由于碳纖維的拉伸模量和抗拉強度比鋼高幾倍甚至幾十倍，而且還具有纖維的可制動性，所以將碳纖維繩作為基體材料，正好可以彌補鋼絲繩和有機聚合物繩的不足。  

1.1軍用船舶

碳纖維復合材料具有良好的聲、磁、電性能:透波透聲，無磁性，因此可用于提高軍艦的隱身性能。在艦船上層建筑中使用復合材料，不僅可以減輕船體重量，還可以通過在夾層中嵌入具有濾波功能的頻率選擇層，以預定的頻率發(fā)射和接收電磁波，從而屏蔽敵方的雷達電磁波。如1999年，挪威海軍建造的“skjold”級游船采用了由PVC泡沫芯層、玻璃纖維和碳纖維夾層組成的夾層復合材料。這種設計不僅提高了強度重量比，還具有良好的抗沖擊性能，大大增強了低磁、抗紅外和抗雷達掃描的特性。2000年服役的瑞典維斯比號護衛(wèi)艦全艦采用碳纖維復合材料，具有減重、雷達、紅外隱身等特殊功能。

碳纖維增強復合材料桅桿在船舶上的應用逐漸興起。2006年在美國服役的LPD-17艦采用了先進的碳纖維/輕木芯制成的復合材料桅桿。與最初的開放式桅桿不同，LPD-17采用了全新的全封閉桅桿/傳感器系統(tǒng)(AEM/S)。碳纖維復合材料桅桿上部覆蓋有頻率選擇性表面材料(FSS)，可以讓自身特定頻率的波通過，下部可以反射雷達波或者被雷達材料吸收。因此具有良好的雷達隱身和探測功能。此外，各種天線及相關設備統(tǒng)一組合配備在結(jié)構(gòu)中，不易被腐蝕，更有利于設備的維護。歐洲海軍已經(jīng)研制出類似的封閉式一體化傳感器桅桿，采用納米技術玻璃纖維和碳纖維復合材料作為增強材料。它允許各種雷達波束和通信信號相互穿越，互不干擾，損耗極低。2006年，這種先進技術的mast ATM被用于英國海軍的“皇家方舟”號航母上。

碳纖維復合材料還可以用于船舶的其他方面。如在推進系統(tǒng)中用作螺旋槳和推進軸系，以降低船體的振動效應和噪聲，多用于偵察船和快速巡航船。它可用作機械設備中的舵、一些特殊的機械裝置和管路系統(tǒng)。此外，高強度碳纖維繩索廣泛用于海軍軍艦的纜繩和其他軍用物品。

碳纖維復合材料是由碳纖維和樹脂、金屬、陶瓷基體等制成的纖維增強材料。由于其重量輕、強度高、耐高低溫等優(yōu)良特性，近年來被廣泛應用于航空航天、運動休閑、高鐵車廂、民用建筑等領域。在輕質(zhì)高強的同時，碳纖維復合材料還具有優(yōu)異的耐疲勞性、耐腐蝕性和高比強度帶來的優(yōu)異施工性能，這使得其在對材料性能有特殊要求的海洋領域的應用前景也不容小覷。近年來，碳纖維復合材料在造船、海上能源開發(fā)、海洋工程修復等領域發(fā)揮著越來越重要的作用。