10月18日至20日，2023中國(guó)（重慶）國(guó)際高性能纖維復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新大會(huì)在涪陵舉行。來(lái)自中國(guó)工程院、德國(guó)工程院、英國(guó)皇家工程院及國(guó)內(nèi)外知名高校和研究機(jī)構(gòu)的專家學(xué)者，聚焦高性能纖維復(fù)合材料前沿技術(shù)、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新和應(yīng)用前景，進(jìn)行了交流探討。以下是中國(guó)工程院院士杜善義、蹇錫高，德國(guó)工程院院士Klaus Drechsler，英國(guó)皇家工程院院士Michael R. Wisnom在大會(huì)期間發(fā)表的主旨報(bào)告摘登。

先進(jìn)復(fù)合材料應(yīng)用和創(chuàng)新發(fā)展

中國(guó)工程院院士、力學(xué)和復(fù)合材料學(xué)家 杜善義

復(fù)合材料具有可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)/功能一體化、結(jié)構(gòu)整體優(yōu)化、可降低全生命周期成本等優(yōu)勢(shì)。

從先進(jìn)復(fù)合材料的技術(shù)現(xiàn)狀來(lái)說(shuō)，復(fù)合材料基體以樹脂基為主，金屬基、陶瓷基、碳基也有所發(fā)展。基體樹脂發(fā)展的趨勢(shì)主要有：樹脂強(qiáng)韌化、提高耐溫性、多種工藝適應(yīng)性，以及低成本、可回收。增強(qiáng)相有碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維、UHMWPE纖維、PI纖維、SiC纖維等，近年來(lái)國(guó)內(nèi)產(chǎn)品技術(shù)獲得了長(zhǎng)足發(fā)展。例如，碳纖維需求量、產(chǎn)能和產(chǎn)量均為世界第一，芳綸纖維已建立年產(chǎn)達(dá)1000噸的對(duì)位芳綸生產(chǎn)線，PI纖維力學(xué)、耐熱等綜合性能已超出國(guó)外的P84纖維。在設(shè)計(jì)方面，要提高結(jié)構(gòu)效率，保證可靠性，考慮制造工藝對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，基于數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化設(shè)計(jì)的新技術(shù)、新方法不斷涌現(xiàn)，可能產(chǎn)生“顛覆性”效果。

復(fù)合材料的應(yīng)用范圍很廣泛，目前主要運(yùn)用在航空、航天、國(guó)防等方面。因?yàn)槠溆蟹浅?yōu)越的性能和功能，現(xiàn)在已逐漸在新能源、海岸工程、船舶建設(shè)、交通、土木等眾多領(lǐng)域得到了充分應(yīng)用，所以它是一個(gè)非常重要的戰(zhàn)略性材料。

復(fù)合材料的需求在不斷增加，因?yàn)楫a(chǎn)業(yè)本身在發(fā)展，主要是技術(shù)方面的發(fā)展，其次就是規(guī)模在發(fā)展。現(xiàn)在中國(guó)復(fù)合材料已經(jīng)是世界上用量第一，產(chǎn)量和產(chǎn)能也是第一。我想復(fù)合材料將來(lái)在中國(guó)會(huì)推動(dòng)更多領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，它會(huì)起到非常基礎(chǔ)的作用。

降低復(fù)合材料結(jié)構(gòu)制造成本是復(fù)合材料應(yīng)用的核心。“綠色”和“低成本”制造，讓先進(jìn)復(fù)合材料更具生命力。先進(jìn)復(fù)合材料以航空航天等需求為牽引，應(yīng)用逐步拓展到人類社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，從“貴族型”材料向“平民化”材料發(fā)展。

新型雜環(huán)高性能工程塑料及其復(fù)合材料應(yīng)用研發(fā)進(jìn)展

中國(guó)工程院院士、大連理工大學(xué)教授 蹇錫高

新型雜環(huán)高性能工程塑料及其復(fù)合材料應(yīng)用研發(fā)進(jìn)展材料是一切科技的載體，人類發(fā)展史的標(biāo)志。其中復(fù)合材料的應(yīng)用最早，高分子材料發(fā)展最晚。

傳統(tǒng)的高性能復(fù)合材料，耐熱性與溶解性呈反向變化關(guān)系，耐熱性越高，溶解性越差，甚至不溶解，致使其合成難、成本高、加工方式單一（只能熱成型加工），應(yīng)用領(lǐng)域受限。所以科學(xué)界、工業(yè)界比較關(guān)注既耐高溫又耐溶解的高分子材料。

我們將扭曲非共平面的二氮雜萘酮聯(lián)苯結(jié)構(gòu)成功引入到聚芳醚分子主鏈，研制出結(jié)構(gòu)全新、綜合性能優(yōu)異、既耐高溫又可溶解的雜萘聯(lián)苯聚芳醚系列樹脂，成功實(shí)現(xiàn)了可溶性耐高溫高性能樹脂零的突破。該材料既可在300℃長(zhǎng)期使用，還可溶解于氯仿和N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺等常用的非質(zhì)子極性溶劑，因此可采用多種方式進(jìn)行加工應(yīng)用，且成本較低，其應(yīng)用領(lǐng)域大大擴(kuò)展。

高性能碳纖維復(fù)合材料的塑韌化技術(shù)

英國(guó)皇家工程院院士，英國(guó)布里斯托大學(xué)先進(jìn)復(fù)合材料創(chuàng)新與科學(xué)中心主任 Michael R.Wisnom

為了推動(dòng)材料行業(yè)的發(fā)展，我們專注于材料、材料的結(jié)構(gòu)、制造、教育等各個(gè)方面。在大學(xué)，我們專注于這些材料的設(shè)計(jì)研究，同時(shí)和行業(yè)進(jìn)行合作，推進(jìn)科技的使用。

在實(shí)現(xiàn)新材料產(chǎn)業(yè)化過程中，合作是最重要的因素。大學(xué)推動(dòng)基礎(chǔ)科學(xué)、研究教育，行業(yè)企業(yè)面向市場(chǎng)有著產(chǎn)業(yè)化的敏感度和專業(yè)性，兩者的合作既能解決技術(shù)成果轉(zhuǎn)換問題，又能減少行業(yè)解決方案帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。基于此，我們創(chuàng)新了一套“產(chǎn)學(xué)研”模式即聯(lián)合全球60家大學(xué)進(jìn)行基礎(chǔ)面研究，再通過“國(guó)家復(fù)合材料中心”進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，最后再和行業(yè)進(jìn)行合作，推進(jìn)科技成果市場(chǎng)化使用。在這一模式下，目前我們已與勞斯萊斯等多家企業(yè)實(shí)現(xiàn)成功合作。

復(fù)合材料技術(shù)在大規(guī)模量產(chǎn)應(yīng)用領(lǐng)域的現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

德國(guó)工程院院士，德國(guó)薩克森科學(xué)院院士Klaus rechsler

汽車和航空領(lǐng)域既對(duì)材料韌性、強(qiáng)度、減重等性能非常重視，又需要考慮成本效應(yīng)要求價(jià)格親民且高質(zhì)量量產(chǎn)，保持可持續(xù)性、降低碳足跡。這推動(dòng)著我們不僅關(guān)注性能，還需要我們進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化，對(duì)技術(shù)附加值進(jìn)行探討。因?yàn)閺?fù)合材料不是單質(zhì)材料，它需要跟其他材料進(jìn)行復(fù)合或者在結(jié)構(gòu)層面進(jìn)行結(jié)合。所以我們不僅要保證生態(tài)效率，技術(shù)的附加效應(yīng)，此外也可以通過多種方式進(jìn)行數(shù)字化和標(biāo)準(zhǔn)化的改革，包括減重技術(shù)、材料回收以及結(jié)構(gòu)件回收閉環(huán)使用。

文/記者 冉富月 整理 圖/記者 何乾健

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