隨著(zhù)全球城市變得越來(lái)越智能，基礎設施將如何支持智慧城市發(fā)展？專(zhuān)家解釋了復合材料如何幫助推動(dòng)智慧城市的發(fā)展。公共交通系統是智慧城市的一個(gè)關(guān)鍵要素。為了優(yōu)化通勤，智慧城市需要傳感器來(lái)積累和管控大量的交通數據。顯然，響應數據基礎設施將與當今的電力和水務(wù)基礎設施同樣重要。為了支持此基礎設施，復合材料將在提供不間斷的數據流中發(fā)揮關(guān)鍵作用。
復合材料為保護數據基礎設施提供了極大的可能性。與屏蔽這些信號的金屬不同，玻璃鋼之類(lèi)的復合材料是透波的。這使復合材料成為理想的材料，可以在整個(gè)智慧城市中連續不斷地傳輸數據。
復合材料是人們運用先進(jìn)的材料制備技術(shù)將不同性質(zhì)的材料組分優(yōu)化組合而成的新材料。一般定義的復合材料需滿(mǎn)足以下條件:
(i) 復合材料必須是人造的，是人們根據需要設計制造的材料;
(ii) 復合材料必須由兩種或兩種以上化學(xué)、物理性質(zhì)不同的材料組分，以所設計的形式、比例、分布組合而成，各組分之間有明顯的界面存在;
(iii)它具有結構可設計性，可進(jìn)行復合結構設計;
(iv) 復合材料不僅保持各組分材料性能的優(yōu)點(diǎn)，而且通過(guò)各組分性能的互補和關(guān)聯(lián)可以獲得單一組成材料所不能達到的綜合性能。
復合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類(lèi)。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹(shù)脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬。
復合材料中以纖維增強材料應用最廣、用量最大。其特點(diǎn)是比重小、比強度和比模量大。例如碳纖維與環(huán)氧樹(shù)脂復合的材料，其比強度和比模量均比鋼和鋁合金大數倍，還具有優(yōu)良的化學(xué)穩定性、減摩耐磨、自潤滑、耐熱、耐疲勞、耐蠕變、消聲、電絕緣等性能。石墨纖維與樹(shù)脂復合可得到熱膨脹系數幾乎等于零的材料。纖維增強材料的另一個(gè)特點(diǎn)是各向異性，因此可按制件不同部位的強度要求設計纖維的排列。
以碳纖維和碳化硅纖維增強的鋁基復合材料，在500℃時(shí)仍能保持足夠的強度和模量。碳化硅纖維與鈦復合，不但鈦的耐熱性提高，且耐磨損，可用作發(fā)動(dòng)機風(fēng)扇葉片。碳化硅纖維與陶瓷復合， 使用溫度可達1500℃，比超合金渦輪葉片的使用溫度（1100℃）高得多。碳纖維增強碳、石墨纖維增強碳或石墨纖維增強石墨，構成耐燒蝕材料，已用于航天器、火箭導彈和原子能反應堆中。非金屬基復合材料由于密度小，用于汽車(chē)和飛機可減輕重量、提高速度、節約能源。用碳纖維和玻璃纖維混合制成的復合材料片彈簧，其剛度和承載能力與比其重量大5倍多的鋼片彈簧相當。
5G成為智慧城市發(fā)展中的另一個(gè)關(guān)鍵推動(dòng)力。玻璃鋼天線(xiàn)可以隱藏在燈桿和交通信號燈等現有基礎設施中，使城市可以輕松地集成該技術(shù)。復合材料的輕質(zhì)、耐腐蝕和透波的特性，有助于在當今和未來(lái)的智慧城市中推動(dòng)數據傳輸。
基礎設施對短波頻率形成了進(jìn)一步的障礙，可能會(huì )導致5G擊墻。由于其超低延遲，5G的可用性可能會(huì )大幅降低，因為其高頻可能難以穿透建筑物。由于80％的設備在建筑物內部使用，因此這種損失或可用性下降會(huì )嚴重影響該技術(shù)的采用。
但是，將玻璃鋼構件結合到建筑物中（例如在門(mén)窗框架中）將有助于減少信號進(jìn)入我們的房屋減弱的情況。此外，由于玻璃鋼能夠承受強烈的紫外線(xiàn)、極端溫度和濕度的變化，復合材料部件還為智能城市建筑提供了耐用的材料，從而降低了整體生命周期成本。
為了優(yōu)化公共交通，復合材料可以提供一種輕量化解決方案。復合材料用于整個(gè)車(chē)輛，這有助于節省燃料，減少污染并降低車(chē)輛生命周期的維護成本。
智慧城市不再是未來(lái)。復合材料在智慧城市的成功中扮演著(zhù)重要的角色，它們的一系列優(yōu)勢打造了持久的解決方案。（來(lái)源：賢集網(wǎng)）
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