復合材料發展三要素

[編輯:Cyx]  [發布時間:2016-03-10 13:03:07]  [中國紡織報]

　　復合材料應從提高結構效率、工藝效率與降低成本上尋求發展，目前，復合材料技術的發展趨勢主要包括以下幾點： 　　

　　首先，應不斷開發和應用更高比強度、比模量的新型纖維，如PBO纖維、PIPD（M5）纖維、納米纖維等。

　　第二，加強復合材料中納米材料的應用，直接將一維納米線用作增強劑，可使復合材料具有極其優異的力學性能。

　　目前，在裝甲復合材料中，國外已開發出納米陶瓷、碳納米管、納米金屬氧化物等增強的聚合物裝甲材料。如何使碳納米管在聚合物中實現良好分散、拉直、取向定向、有序排列，將是納米復合材料仍需研究的重點。

　　第三，應不斷向功能化、結構/功能一體化和智能化、仿生化發展。

　　復合材料具有設計自由度大的特點，適合于向功能材料和結構/功能材料發展以及向高級形式的復合發展。包括由宏觀層面的復合向亞宏觀和微觀層面的復合發展，由實現機械功能為主的復合向實現電、磁、光、聲功能的復合發展，以及進一步向機敏與智能復合材料、仿生復合材料等發展。

　　第四，向低成本化方向發展，不斷發展材料復合新技術。復合材料的制造成本通常為原材料20%、成型加工70%、質量控制和檢測成本10%。因此降低復合材料成本的重點是成型工藝，其次是原材料成本。

　　成型工藝應在以下方面突破進行改進和發展：

　　首先，發展和使用RTM和樹脂膜浸熔工藝（RFI），發展新的低成本的非加熱固化工藝，主要有微波、電子束（EB）、超聲波、紫外光等方法。

　　其次，發展工藝模擬技術，建立鋪層、浸膠、固化等過程的模型和采用人工智能模擬，優化工藝，提高工藝參數準確性、自動化程度和制品合格率。

　　同時，開發一體化、自動化的成型工藝，如采用纏繞-熱壓罐、熱壓罐-RTM等組合，采用拉擠、纏繞等自動化工藝，發展自動化模壓、一機多模模壓等成型技術。

　　可采用以下方法降低原材料成本。采用大絲束碳纖維進行成型，國外已出現160K、320K碳纖維；開發低溫固化、高溫使用的樹脂和預浸料，以降低能耗；使用混雜纖維復合材料。

　　此外，發展材料復合新技術。基于微觀、亞微觀和顯微尺寸結構層次上的復合新技術是新一代復合材料發展的重點。

　　如在材料合成過程中在基體中產生彌散且與母體有良好相容性、無重復污染為特點的原位復合技術；以自放熱、自潔凈和高活性、亞穩結構產物為特點的自蔓燃復合技術；以組分、結構及性能漸變為特點的梯度復合技術；以攜帶電荷基體通過交替的靜電引力來形成層狀高密度、納米級均勻分散材料為特點的分子自組裝技術；以依靠分子識別現象進行有序堆積而形成超分子結構為特點的分子復合技術等。復合材料發展三要素