學術動態(tài)

機械工程學院梁建國教授課題組成功研發(fā)出熱塑性復合材料自動鋪放設備
近日,我校機械工程學院黃慶學院士團隊梁建國教授課題組在碳纖維復合材料領域取得重要科研進展,成功研發(fā)出具有自主知識產權的熱塑性復合材料自動鋪放設備,并創(chuàng)新性地提出了線聚焦紅外退火策略。這一突破性研究成果已在復合材料領域著名期刊《Composites Part B: Engineering》上發(fā)表,論文題目為“Research on a novel annealing strategy for AFP of thermoplastic composites”。
該研究針對熱塑性復合材料制造過程中長期存在的技術瓶頸——包括結晶度不足、層間結合強度低、孔隙率高以及翹曲變形嚴重等關鍵問題,開創(chuàng)性地開發(fā)了線聚焦紅外線加熱器(LFIH)系統(tǒng)。研究團隊將這一創(chuàng)新裝置集成到自動纖維鋪放(AFP)設備中,實現了復合材料原位固結過程中的精準退火處理。通過多學科交叉研究方法,團隊綜合運用實驗測試、理論建模和有限元仿真等手段,首次系統(tǒng)揭示了退火溫度場的動態(tài)分布規(guī)律及其對材料性能的優(yōu)化機制。實驗數據表明,新型LFIH系統(tǒng)能夠精確控制熱流分布,使材料的層間剪切強度和結晶度顯著提升,同時有效降低了制件的翹曲變形和內部孔隙。梁建國教授表示:“這項技術突破了傳統(tǒng)熱塑性復合材料制造的工藝限制,為實現高性能復合材料構件的高效、低成本制造提供了全新的解決方案!痹摮晒诤娇蘸教、新能源汽車等高端制造領域具有廣闊的應用前景,目前已與商飛集團上飛公司展開產業(yè)化合作。論文通訊單位為leyu.乐鱼(中国有限公司)官方网站機械工程學院,通訊作者為梁建國教授,2022級博士生李輝為第一作者,(DOI: 10.1016/j.compositesb.2025.112706)。
研究工作獲得了國家自然科學基金面上項目、山西省科技重大專項等項目的資助。
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