I materiali compositi PEEK, sfruttando i loro vantaggi prestazionali complessivi quali leggerezza, elevata resistenza, resistenza alla corrosione e autolubrificazione, vengono ampiamente utilizzati per sostituire i materiali metallici tradizionali in numerosi settori ad alto valore aggiunto, nell'ambito della tendenza a sostituire l'acciaio con la plastica. Di seguito vengono descritti i loro principali scenari applicativi:
I. Aerospaziale
Valore dell'applicazione: Estrema leggerezza per migliorare il risparmio di carburante e la capacità di carico utile, resistendo al contempo a temperature estreme, vibrazioni e corrosione chimica.
Componenti/Scenari sostituiti: Parti strutturali dell'aeromobile: carenature, bordi d'attacco delle ali, coprimozzi delle ruote, staffe, morsetti per tubi, supporti delle porte, ecc., sostituendo le leghe di alluminio è possibile ridurre il peso del 20%-40% (ad esempio, Boeing 787, Airbus A350).
Componenti del motore: giranti, anelli di tenuta, guarnizioni, morsetti del cablaggio, dadi, ecc., che offrono resistenza alle alte temperature e riduzione del peso.
Parti interne: telai dei sedili, pannelli laterali, ecc., conformi ai requisiti di sicurezza e ignifugazione.
Razzi e satelliti: vassoi per batterie, elementi di fissaggio e altre parti strutturali che soddisfano le severe esigenze dell'ambiente spaziale.
II. Veicoli a nuova energia
Valore dell'applicazione:Ottenere un alleggerimento per estendere l'autonomia dei veicoli elettrici, soddisfacendo i requisiti di affidabilità e isolamento in condizioni di ricarica rapida ad alta tensione e ad alta temperatura.
Componenti/Scenari sostituiti:
Sistema di trasmissione: coperchi motore, cuscinetti, guarnizioni, pale del turbocompressore, pale della pompa del vuoto (veicoli tradizionali); cuscinetti motore, filo smaltato per motori ad alta tensione da 800 V (veicoli a nuova energia).
Trasmissione e freni: ingranaggi della frizione, ingranaggi, valvole dei freni ABS, anelli di tenuta.
Sistema batteria: materiali isolanti del pacco batteria (ad esempio, l'applicazione della batteria BYD Blade ha aumentato la densità energetica volumetrica del modulo del 18%), guarnizioni.
Altri: componenti del sistema di sterzo, boccole, ingranaggi elettrici dei sedili, varie parti standard.
III. Medicina e assistenza sanitaria
Valore dell'applicazione: Eccellente biocompatibilità, modulo elastico simile all'osso umano, nessun artefatto metallico, personalizzabile.
Componenti/Scenari sostituiti:Impianti: articolazioni artificiali (anca, ginocchio), gabbie per fusione spinale, placche per riparazione cranica, protesi costali, ecc., che stanno rapidamente sostituendo metalli medicali come le leghe di titanio. Strumenti chirurgici: possono resistere a oltre 3000 cicli di sterilizzazione a vapore ad alta pressione a 134 °C, utilizzati per la produzione di strumenti riutilizzabili di alta qualità.
IV. Industriale ed energetico
Valore dell'applicazione: Resistente alla corrosione, all'usura, autolubrificante, adatto ad ambienti industriali difficili, evita la contaminazione del lubrificante.
Componenti/Scenari sostituiti:
Petrolio e gas: anelli di tenuta, piastre valvole, rivestimenti, sostituzione del PTFE, superamento dei problemi di facile usura e scorrimento a freddo ad alta temperatura e pressione.
Pompe e valvole chimiche: valvole, corpi pompa, cuscinetti, guarnizioni, resistenti alla corrosione chimica.
Energia eolica e solare: cuscinetti per turbine eoliche, cassette per pannelli fotovoltaici, ecc., che prolungano la durata utile in ambienti difficili.
V. Informazioni elettroniche e produzione di semiconduttori
Valore dell'applicazione:Elevata purezza, resistenza alle alte temperature, basso degassamento, stabilità dimensionale, garantiscono un rendimento di processo ad alta precisione.
Componenti/Scenari sostituiti:
Produzione di semiconduttori: gli anelli di ritenzione CMP, i supporti per wafer, i mandrini, gli anelli di placcatura selettiva, ecc. resistono a temperature elevate di 260°C e alla corrosione del plasma, garantendo una maggiore durata.
Elettronica di consumo: antenne integrate per telefoni cellulari (che sostituiscono LCP/PI), diaframmi di vibrazione degli altoparlanti, connettori, ecc., che sfruttano un basso assorbimento di umidità e prestazioni elettriche stabili.
VI. Campi emergenti:
Robotica ed economia a bassa quota
Valore dell'applicazione:Materiali leggeri, altamente resistenti e silenziosi, ideali per migliorare le prestazioni di movimento e la resistenza.
Componenti/Scenari sostituiti:
Robot umanoidi: scheletri articolari, ingranaggi, cuscinetti, riduttori armonici flessibili/ruote rigide e altri componenti di trasmissione (ad esempio, l'applicazione Tesla Optimus ha ridotto il peso di 10 kg).
Droni/eVTOL: eliche/pale, parti strutturali della fusoliera, bracci, ecc., i compositi in fibra di carbonio PEEK garantiscono la massima riduzione del peso e un'elevata resistenza.
Riepilogo
La logica fondamentale dei compositi PEEK che sostituiscono i metalli risiede nel soddisfare o addirittura superare i requisiti prestazionali, ottenendo al contempo un significativo alleggerimento, resistenza alla corrosione e integrazione funzionale. Le loro applicazioni si stanno rapidamente espandendo da settori di fascia alta come l'aerospaziale e la medicina a settori strategici emergenti come i veicoli a nuova energia, i semiconduttori e la robotica, mostrando un immenso potenziale di mercato. I compositi PEEK rinforzati con fibra di carbonio raggiungono ulteriori progressi in termini di resistenza specifica, rigidità e resistenza alla fatica, diventando la scelta ideale per la sostituzione di metalli di fascia alta (ad esempio, leghe di titanio).
