學(xué)術(shù)動態(tài)

機械工程學(xué)院梁建國教授課題組成功研發(fā)出熱塑性復(fù)合材料自動鋪放設(shè)備
近日,我校機械工程學(xué)院黃慶學(xué)院士團隊梁建國教授課題組在碳纖維復(fù)合材料領(lǐng)域取得重要科研進展,成功研發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的熱塑性復(fù)合材料自動鋪放設(shè)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(fù)合材料領(lǐng)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(fù)合材料制造過程中長期存在的技術(shù)瓶頸——包括結(jié)晶度不足、層間結(jié)合強度低、孔隙率高以及翹曲變形嚴重等關(guān)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(shè)備中,實現(xiàn)了復(fù)合材料原位固結(jié)過程中的精準退火處理。通過多學(xué)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(shù)據(jù)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(jié)晶度顯著提升,同時有效降低了制件的翹曲變形和內(nèi)部孔隙。梁建國教授表示:“這項技術(shù)突破了傳統(tǒng)熱塑性復(fù)合材料制造的工藝限制,為實現(xiàn)高性能復(fù)合材料構(gòu)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(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景,目前已與商飛集團上飛公司展開產(chǎn)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(xué)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(xué)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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