在科技日新月异的时代洪流里,复合材料凭借其非凡的性能特质和横跨多领域的广泛应用,已跃升为推动社会各界持续前行的重要驱动力。自7月26日以来,第五届中国国际复合材料科技大会(CCCM-5)及其系列论坛的陆续举办,犹如一座桥梁,精准地连接了学术界与产业界的智慧火花,促进了双方深度对话与协同创新,共同探索复合材料技术的无限可能。
近年来,复合材料凭借其卓越的性能特点,在众多领域内焕发出显著的应用潜力。在航空航天的浩瀚天地中,高强度且轻量化的复合材料,已然成为新一代飞行器制造中不可或缺的核心材料。复合材料的运用极大地优化了飞行器的燃油效率,并明显提升了其飞行性能,开启了航空技术的新征程。
而在汽车工业这一快速地发展的领域内,复合材料的引入同样掀起了革命性的变革。它们不仅有效地减轻了车身的重量,使得车辆更加轻盈灵动,还明显地增强了车辆的安全性与耐久性。这一系列的改进不仅提升了驾驶体验,更为汽车工业的可持续发展注入了澎湃创造力。
重视合作与交流已成为趋势,当前,中国与全球各地的科研机构、企业正在携手共进,共同开拓复合材料更广阔的发展空间。在大会召开期间,中国工程院院士、上海交通大学材料科学与工程学院教授丁文江院士,在题为《自主创新与产学研深层次地融合的探索》的报告中,深刻阐述了其团队在自主创新领域的创新成果——复合材料的绿色回收与高效再利用技术,同时,他高屋建瓴地剖析了产学研融合对于科学技术创新与产业升级的重要意义。
丁文江院士所率领的科研团队,成功攻克了碳纤维与玻璃纤维绿色回收再利用的技术难关,这些突破性成果不仅确保了回收后纤维材料力学性能的保持——碳纤维强度保留率高达90%以上,玻璃纤维亦维持在85%的水平,更实现了生产的全部过程的无污染循环,有效减轻了环境负担,并明显降低了能源消耗。
团队自主研发的多系列纤维复合材料回收处理装备,以其卓越的性能,确保了处理过程中的零“三废”排放,尾气排放指标更是优于天然气燃烧标准,展现出优异的环保效益与经济效益。此外,这些技术的推广与应用,将大幅度降低回收处理成本,提升产业竞争力。
面对当前复杂多变的市场环境,丁文江院士强调,持续提升碳纤维回收技术的效率,重点是推动产学研的深层次地融合。这种融合模式,能够精准对接产业界的迫切需求与科研机构的创新优势,形成较为强大的协同创新合力,从而加速科技成果的转化与应用,推动相关产业向更加绿色、高效、可持续的方向发展。
紧抓发展核心,紧跟时代脉动,新疆近年来凭借产学研深层次地融合的独特优势,正加速推进科技成果的转化与应用,为行业的蓬勃发展注入了强劲动力。先进复合材料,作为材料领域的新生力量,其独特性在于将两种或多种迥异物理与化学特性的材料,通过精湛的物理或化学手段巧妙融合,创造出超越单一材料性能极限的新材料。
这些复合材料,以高强度的纤维材料如碳纤维、玻璃纤维、芳纶等为筋骨,与环氧树脂、聚酰亚胺等树脂基体,或是金属、陶瓷等基体材料紧密相依,共同编织出满足复杂结构性能需求的材料新领域。这一过程不仅是人类对材料科学奥秘的勇敢探索与不懈追求,更为各行各业的创新发展带来新的契机。
既奋力求“新”,又全力提“旧”。传统复合材料,如玻璃纤维增强塑(GFRP),虽已大范围的应用于所有的领域,但其性能仍有待提升。如今,通过引入高性能纤维(如碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维等)作为增强材料,并与合成树脂、金属或陶瓷等基体材料复合,成功研发出性能更为优质的先进复合材料。
中国科学院院士、上海交通大学教授兼金属基复合材料国家重点实验室的领航者张荻院士,多年深耕于金属基及构型化复合材料的基础应用研究,他以过硬专业实力,为我国众多重大工程建设项目量身定做了一系列轻质且高强度的金属基复合材料,这些材料在航天航空等尖端科技领域,展示了中国科技实力。
在报告会上,张荻院士精妙地勾勒出金属基复合材料的研究蓝图,详尽阐述了其当前的研究进展、广泛的应用场景以及未来蒸蒸日上的前景,深刻揭示了这一领域在推动科学技术进步和工程实践中的不可撼动实际价值。他表示,复合材料的设计创新、制备工艺的精进、界面与形变的精准调控以及复合构效关系的深入探索,不仅是材料科学领域内亟待攻克的关键技术难题,更是支撑工业制造、航空航天、新能源等诸多领域持续创新与飞跃的基石。
为了推动构型化复合研究的深入发展,张荻院士领衔的团队利用生物界中纷繁的构型多样性和特有的结构优势,创新性地提出了“遗态复合材料”这一科技前沿概念,为构型化复合研究开辟了一条全新的道路,提供了坚实的理论支撑和实践导向。
在报告尾声,他满怀真情地说,装备与材料的演进相辅相成,先进的装备需求催生高性能材料的诞生,而优质的材料则是制造先进装备的根本保障。倡议青年科学技术创新人才要潜心耕耘,研发出具有自主知识产权的先进材料,才能为中国制造赢得底气。
创新是引领发展的第一动力,加快科学技术创新是推动高水平发展的必然要求,发展新质生产力是推动高水平发展的重要着力点。“新材料”作为发展“新质生产力”的一条重要赛道。第五届中国国际复合材料科技大会举办期间的各类论坛,将为我国复合材料领域的科学研究和产业高质量发展注入新智慧、新观点、新概念。大会通过展示复合材料领域的前沿技术和应用,促进学术界与产业界的深入交流,推动复合材料成果的转化和共享,加强完善复合材料产业创新创业生态。
中国工程院院士、中国商用飞机有限责任公司首席科学家吴光辉院士在大会作《大飞机引领航空材料创新的航标》报告,剖析了大飞机项目如何激发并驱动航空材料领域的研究热潮。吴光辉院士通过生动鲜活的实例,展示了这些高科技材料如何在大飞机设计与制造的每一个环节高效应用,从机身结构的轻量化设计到核心部件的强化升级,每一处材料的创新,都为大飞机的翱翔蓝天提供了坚不可摧的物质基础。
技术突破与大范围的应用。他细致入微地阐述了这些前沿材料如何协同作用,共同促进大飞机飞行性能的飞跃、安全防线的加固与经济效率的提升。大飞机项目在航空材料创新领域的探索,不仅为中国商用飞机的发展指明了方向,更为全球航空工业的科学技术进步与材料革新产生积极影响。该项目犹如催化剂,加速了新材料从实验室到市场的转化步伐,强化了中国在全球航空竞技场中的竞争力,并引领了相关产业链的健康发展。
新质生产力,这一承载着新技术、孕育新价值、适应新产业格局、重铸发展新动能的力量,正在航空装备领域大放异彩。先进复合材料作为新质生产力的典范,已广泛嵌入机翼、机身、尾翼等飞机关键部位,以及涡轮叶片、燃烧室等发动机核心组件之中。这些材料的应用,不仅赋予了飞机更为卓越的性能,还明显提升了其气动效率与安全性。以碳纤维增强塑料(CFRP)为例,其轻质高强、耐高温抗烧蚀的特性,使其成为飞机主结构及耐高温部件的理想选择。先进复合材料已成为现代工程领域的璀璨明珠,其研发与应用对于推动产品性能升级、成本控制优化及可持续发展目标的实现具有不可估量的价值。展望未来,随着材料科学与制造技术的持续进步,先进复合材料的性能边界将进一步拓展,其应用领域亦将迎来更加广阔的发展空间。
持续加快促进新能源产业链、创新链、价值链和生态链融合发展,在大会之中,北京大学魏悦广院士在第五届中国国际复合材料科技大会(CCCM-5)上分享了题为《从传统到先进复合材料:力学的机遇与挑战》的报告。魏悦广院士是中国科学院院士,北京大学博雅讲席教授,他的研究领域大多分布在在固体跨尺度力学、弹塑性断裂力学、复合材料力学等方面。在报告中,魏悦广院士探讨了从传统复合材料到先进复合材料的转变过程中,力学学科面临的新机遇和挑战,以及如何利用这些机遇推动力学理论和技术的发展。
魏悦广院士在详尽的报告中深入剖析了先进复合材料的卓越特性,正是这些非凡的性能,使得它们在航空航天、军事防御、汽车制造、高端体育器材等尖端制造业中占据了举足轻重的地位。反观传统复合材料,则更多地在建筑构筑、船舶制造、管道工程等较为宽泛的工业领域中发挥着作用,这些领域虽然重要,但对材料性能的要求却未及尖端制造业那般严苛。
传统复合材料与先进复合材料之间的核心差异,在于它们的材料构成、所展现的性能特色以及所适用的行业领域截然不同。先进复合材料无疑是材料科学与工程技术领域更高层次成就的典范,它们代表了科学技术进步的前沿方向。
他同时提到,面对力学学科在探索先进复合材料过程中所遭遇的重重挑战,我们一定要秉持勇于创新的精神,敢于跨越学科界限,携手合作。这要求科研人员整合材料科学、先进制造技术、高精度计算机模拟等多个领域的最新研究成果与技术创新,一同推动复合材料技术的不断突破与大范围的应用,为人类社会的进步与发展贡献力量。
在未来的发展道路上,复合材料将继续以创新为驱动,以质量为根本。在本次大会的国际复合材料产业创新成果技术展示区,力试(上海)科学仪器有限公司代表王斌,向大家展示了公司在复合材料力学性能测试领域所取得的突破性创新。他详尽地介绍公司精心研发的机器学习赋能的测量系统,该系统凭借前沿技术,可以在一定程度上完成对复合材料裂缝长度的精准测量,进而明显提升了测试结果的准确性与工作效率。
此外,王斌还推出了他们独创的疲劳测试技术,这一技术的问世,不仅大大降低了维护成本,更使控制精度迈上了新的台阶。王斌表示,期望通过本次大会这一高端平台,与学术界精英开展深入交流,特别是在韧性与疲劳裂纹扩展性能的动态测试领域,携手制定标准化的测试方法,一同推动行业的规范化与标准化进程。同时,他期待与业界同行建立广泛的合作伙伴关系,共同研发更高效、精准的测试设备,助力企业在品质控制与新产品研发领域取得更突出的成就。
北京共赢联盟国际科技有限公司,作为行业内的开拓者,专注于前沿复合材料性能检验测试、精细试样加工技术及其配套仪器设施的研发与应用。他们引领着树脂基体特性的快速不伤害原有设备的检测与工艺评估的潮流;同时,提供一整套关于胶黏剂黏附力与粘结强度测试的深度剖析方案,以及高分子材料研磨分散技术与其稳定性测试的全面解析。
在此次展览中,他们精心呈献的先进复合材料样件加工机床,能够精准应对各类复合材料,包括但不限于树脂基、聚合物基、碳基、陶瓷基、金属基以及纳米复合材料板等,广泛覆盖玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、芳纶等强化型复合材料板,乃至金属蜂窝复合材料、热塑性与热固性塑料及其混编材料、嵌入型材料及成型工件等。此机床融合了湿切与干切技术,确保加工出的样件不仅切割表面细腻无瑕,更在平行度、垂直度及尺寸精度上达到了极致的精准,有很大成效避免了分层、切痕、局部挤压等机械性损伤,其品质之高,完全契合国家标准及国际ISO、ASTM等权威测试标准,是材料拉升、剪切、压缩、弯曲、断裂等力学性能测试的理想之选。
中科海锐携其顶尖新材料产品阵容——空心玻璃微球、卓越固体浮力材料及高效保温隔热材料,闪耀亮相大会国际复合材料产业创新成果技术展。其中,空心玻璃微球作为明星展品,以其无与伦比的特性赢得了广泛关注:低密度赋予其轻盈身姿,高抗压性展现坚韧内核;低导热性助力夏天隔热,冬天保温,高分散性则促进均匀混合;低介电常数确保电磁兼容,高填充率提升材料性能;自润滑特性减少摩擦损耗,隔音隔热效果出众;加之卓越的化学稳定性,使其成为行业内的佼佼者。尤为值得一提的是,该微球的软化学法制备技术,曾荣获2018年度中国专利银奖,彰显了中科海锐在技术创新领域的深厚实力。
这些先进材料大范围的应用于多个领域,包括但不限于塑料增强、橡胶改性、胶带制造、隔热涂料研发、保温板材生产、建材行业创新、交通工具轻量化设计、电磁屏蔽材料开发、电子科技类产品性能提升、航空航天技术突破、深海探测设备构建、石油开采效率提升、氢能储运系统优化以及高温催化载体等领域,为各行各业带来了全新变革与突破升级。
科技的持续进步与创新,为复合材料的高水平质量的发展注入了不竭的动力源泉。科研团队孜孜不倦地探索着新型复合材料的配方与制造工艺的边界,成功地增强了材料的强度、韧性以及抵抗腐蚀能力,使其性能得到了质的飞跃。与此同时,数字化技术的深层次地融合,实现了对生产流程的精细化、智能化管理,确保了产品质量的可靠与稳定,进一步巩固了复合材料在各行各业中的领先地位。
在万众瞩目的第五届中国国际复合材料科技大会上,除了精彩纷呈的主论坛外,还精心策划了一系列特色鲜明的分论坛。这些论坛广泛覆盖了碳纤维及先进复合材料的前沿应用、修复与检测技术、回收再利用策略、车用复合材料创新、热塑性复合材料专题等多个热门话题,为与会者呈现了一场复合材料行业的知识盛宴。它们不仅促进了技术的深入交流与产业的紧密合作,还极大地拓宽了市场边界,吸引了全世界内的行业精英、学者及企业领袖齐聚一堂,共谋复合材料行业的未来蓝图。
作为第五届中国国际复合材料科技大会的一大亮点,复合材料教育论坛由新疆大学携手中国复合材料学会教育与认证工作委员会共同打造。该论坛聚焦复合材料教育领域的核心问题与挑战,通过深入探讨教育质量的提升路径、创新人才的培养模式、产业与教育的深度融合策略以及国际合作的广阔前景等议题,为推动复合材料科技的长远发展贡献智慧与力量。来自复合材料领域的教育家、行业专家与学者等各界精英,他们将以开放的心态、前瞻的视角一同探讨教育与产业的互动关系,为复合材料教育与产业的协同发展注入新的活力与动力。会议围绕教育课程的创新设计、教育学生的方式的多元化探索、实验条件的优化升级、学生创造新兴事物的能力的培养机制以及校企合作模式的深度挖掘等核心议题展开讨论与交流。
市场需求的持续扩大,无疑为复合材料产业的高水平质量的发展注入了强劲动力。在环保意识日益增强的背景下,各行业对具备高性能、轻量化及可回收特性的复合材料需求愈发迫切,这一趋势正引领着产业的升级与转型。各大企业积极做出响应市场需求,不断加大科研投入力度,力求以技术创新满足市场对高质量复合材料产品的殷切期望。
与此同时,复合材料产业链的日益完善,成为推动企业加快速度进行发展的关键引擎。随着国内复合材料设计能力的显著提升和产业链各环节的紧密衔接,整个行业步入了一个稳健而持续的发展轨道,为行业的健康发展筑牢了坚实基础。
作为材料科学领域的新领域,复合材料在国内实现自主可控的背景下,其广泛应用与推广不仅关乎国家经济的蓬勃发展,更是科学技术进步的重要体现。展望未来,复合材料行业将坚定不移地走高质量发展之路,勇于挑战技术极限,积极拓宽应用领域,致力于成为经济社会可持续发展的强大支撑。