Kompozitni materiali PEEK, ki izkoriščajo svoje celovite prednosti, kot so lahka teža, visoka trdnost, odpornost proti koroziji in samomazljivost, se pogosto uporabljajo za nadomeščanje tradicionalnih kovinskih materialov na več področjih z visoko dodano vrednostjo v skladu s trendom nadomeščanja jekla s plastiko. V nadaljevanju so opisani njihovi glavni scenariji uporabe:
I. Letalstvo in vesolje
Vrednost uporabe: Izjemno lahka teža za izboljšanje porabe goriva in nosilnosti, hkrati pa je odporna na ekstremne temperature, vibracije in kemično korozijo.
Zamenjane komponente/scenariji: Strukturni deli zrakoplova: okvirji, sprednji robovi kril, pokrovi pest koles, nosilci, objemke za cevi, oporniki vrat itd., ki nadomeščajo aluminijeve zlitine, lahko zmanjšajo težo za 20–40 % (npr. Boeing 787, Airbus A350).
Komponente motorja: rotorji, tesnilni obroči, tesnila, objemke za kabelske snope, matice itd., ki zagotavljajo odpornost na visoke temperature in zmanjšanje teže.
Notranji deli: okvirji sedežev, stranske stene itd., ki izpolnjujejo zahteve glede ognjevarne in varnostne zaščite.
Rakete in sateliti: Baterijski pladnji, pritrdilni elementi in drugi strukturni deli, ki izpolnjujejo težke zahteve vesoljskega okolja.
II. Vozila na novo energijo
Vrednost uporabe:Doseganje lažje teže za podaljšanje dosega električnih vozil, izpolnjevanje zahtev glede zanesljivosti in izolacije pri visokonapetostnem hitrem polnjenju in visokih temperaturah.
Zamenjane komponente/scenariji:
Pogonski sklop: Pokrovi motorja, ležaji, tesnila, lopatice turbopolnilnika, lopatice vakuumske črpalke (tradicionalna vozila); ležaji motorja, emajlirana žica za visokonapetostni motor 800 V (vozila z novo energijo).
Menjalnik in zavore: zobniški obroči sklopke, zobniki, zavorni ventili ABS, tesnilni obroči.
Baterijski sistem: Izolacijski materiali baterijskega sklopa (npr. uporaba BYD Blade Battery je povečala volumetrično gostoto energije modula za 18 %), tesnila.
Drugo: Komponente krmilnega sistema, puše, električni menjalniki sedežev, različni standardni deli.
III. Medicina in zdravstvo
Vrednost uporabe: Odlična biokompatibilnost, elastični modul podoben človeškim kostem, brez kovinskih artefaktov, prilagodljivost.
Zamenjane komponente/scenariji:Vsadki: Umetni sklepi (kolk, koleno), kletke za spinalno fuzijo, ploščice za popravilo lobanj, proteze reber itd., ki hitro nadomeščajo medicinske kovine, kot so titanove zlitine. Kirurški instrumenti: Lahko prenesejo več kot 3000 ciklov sterilizacije s paro pod visokim tlakom pri 134 °C, uporabljajo se za izdelavo vrhunskih instrumentov za večkratno uporabo.
IV. Industrija in energetika
Vrednost uporabe: Odporno proti koroziji, odporno proti obrabi, samomazalno, primerno za zahtevna industrijska okolja, preprečuje kontaminacijo z mazivi.
Zamenjane komponente/scenariji:
Nafta in plin: Tesnilni obroči, ventilske plošče, obloge, nadomeščanje PTFE, premagovanje težav z enostavno obrabo in hladnim tokom pri visoki temperaturi in tlaku.
Kemijske črpalke in ventili: Ventili, ohišja črpalk, ležaji, tesnila, odporni proti kemični koroziji.
Vetrna in sončna energija: Ležaji vetrnih turbin, kasete fotonapetostnih panelov itd., ki podaljšujejo življenjsko dobo v zahtevnih okoljih.
V. Elektronske informacije in proizvodnja polprevodnikov
Vrednost uporabe:Visoka čistost, odpornost na visoke temperature, nizko sproščanje plinov, dimenzijska stabilnost, kar zagotavlja visoko natančen izkoristek procesa.
Zamenjane komponente/scenariji:
Proizvodnja polprevodnikov: CMP zadrževalni obroči, nosilci rezin, vpenjalne glave, selektivni galvanizirani obroči itd., so odporni na visoke temperature do 260 °C in plazemsko korozijo, kar zagotavlja daljšo življenjsko dobo.
Potrošniška elektronika: Vgrajene antene za mobilne telefone (ki nadomeščajo LCP/PI), vibracijske membrane zvočnikov, priključki itd., ki izkoriščajo nizko absorpcijo vlage in stabilno električno delovanje.
VI. Nastajajoča področja:
Robotika in gospodarstvo na nizkih nadmorskih višinah
Vrednost uporabe:Lahka teža, visoka trdnost in nizek hrup so ključni materiali za izboljšanje gibalnih zmogljivosti in vzdržljivosti.
Zamenjane komponente/scenariji:
Humanoidni roboti: Zglobni ogrodji, zobniki, ležaji, harmonični reduktorji, fleksibilna/toga kolesa in druge komponente menjalnika (npr. aplikacija Tesla Optimus je zmanjšala težo za 10 kg).
Droni/eVTOL: Propelerji/lopatice, strukturni deli trupa, roke itd., kompoziti iz ogljikovih vlaken PEEK dosegajo vrhunsko zmanjšanje teže in visoko trdnost.
Povzetek
Osnovna logika kompozitov PEEK, ki nadomeščajo kovine, je v izpolnjevanju ali celo preseganju zahtev glede zmogljivosti, hkrati pa doseganju znatne lahkotnosti, odpornosti proti koroziji in funkcionalne integracije. Njihova uporaba se hitro širi od visokokakovostnih področij, kot sta vesoljska in vesoljska industrija ter medicina, do strateško rastočih industrij, kot so vozila na nova energetska goriva, polprevodniki in robotika, kar kaže na ogromen tržni potencial. Kompoziti PEEK, ojačani z ogljikovimi vlakni, dosegajo nadaljnje preboje v specifični trdnosti, togosti in odpornosti proti utrujanju ter postajajo idealna izbira za zamenjavo visokokakovostnih kovin (npr. titanovih zlitin).
