隨著全球航運(yùn)業(yè)加速邁向零碳轉(zhuǎn)型，國(guó)際海事組織（IMO）提出了雄心勃勃的目標(biāo)：到2050年減少50%的溫室氣體排放（以2008年為基準(zhǔn)）。 為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，以電池、氫能或氨為動(dòng)力的零排放貨船將定義未來(lái)的海上運(yùn)輸格局。

然而，傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)船舶存在嚴(yán)重局限性。自重大、維護(hù)頻繁以及效率低下，阻礙了其與新能源系統(tǒng)的兼容性。此時(shí)，復(fù)合材料——結(jié)合模壓模塑、SMC模具、BMC模具和FRP模具等工藝——帶來(lái)了變革性的優(yōu)勢(shì)。

鋼結(jié)構(gòu)在零排放航運(yùn)中的局限性

• 重量與續(xù)航：一艘2000噸的鋼船，僅為實(shí)現(xiàn)200海里的航程，就需要占總重量30%的電池組，從而大幅減少有效載荷。
• 腐蝕與維護(hù)：鋼材在海洋環(huán)境中極易腐蝕，每2–3年需重新涂裝一次，增加了全生命周期的成本與排放。
• 流體動(dòng)力學(xué)劣勢(shì)：鋼制焊接船體的阻力比復(fù)合材料船體高15–20%，降低推進(jìn)效率。

復(fù)合材料在造船中的優(yōu)勢(shì)

先進(jìn)復(fù)合材料如GFRP（玻璃纖維增強(qiáng)塑料）和CFRP（碳纖維增強(qiáng)塑料）展現(xiàn)出無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)：

• 輕量化效率：GFRP船體重量可降低44%，CFRP可降低50%以上，直接提升續(xù)航與載貨能力。
• 耐久性：復(fù)合材料船體壽命達(dá)25–30年，而鋼船僅15–20年，且維護(hù)需求顯著減少。
• 流線型水動(dòng)力學(xué)：通過(guò)模壓模塑和VARTM等成型工藝，可制造無(wú)縫船體，降低阻力并提升效率。

復(fù)合材料在船體之外的應(yīng)用

復(fù)合材料還在推進(jìn)與儲(chǔ)能系統(tǒng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用：

• 電池外殼：CFRP電池外殼提升安全性，重量降低高達(dá)60%。
• 氫能儲(chǔ)罐：CFRP纏繞氣瓶比鋼罐輕75%。
• 氨燃料系統(tǒng)：CFRP+PTFE復(fù)合罐耐化學(xué)腐蝕，同時(shí)降低質(zhì)量。
• 螺旋槳與甲板設(shè)備：CFRP/GFRP螺旋槳可提升推進(jìn)效率12–15%。

未來(lái)展望：邁向IMO 2050

隨著復(fù)合材料與成型工藝的不斷創(chuàng)新，預(yù)計(jì)到2030年成本將顯著下降，使復(fù)合材料船舶在競(jìng)爭(zhēng)中逐步趕超傳統(tǒng)鋼制或鋁制船舶。

預(yù)計(jì)到2030年，復(fù)合材料貨船將在內(nèi)河航運(yùn)中占比40%，在沿海航運(yùn)中占比25%。 作為復(fù)合材料模具技術(shù)的引領(lǐng)者，MDC將持續(xù)支持全球造船業(yè)，共同實(shí)現(xiàn)IMO的2050脫碳目標(biāo)。