在科技日新月異的時代洪流里,復合材料憑借其非凡的性能特質和橫跨多領域的廣泛應用,已躍升為推動社會各界持續前行的重要驅動力。自7月26日以來,第五屆中國國際復合材料科技大會(CCCM-5)及其系列論壇的陸續舉辦,猶如一座橋梁,精準地連接了學術界與產業界的智慧火花,促進了雙方深度對話與協同創新,共同探索復合材料技術的無限可能。
近年來,復合材料憑借其卓越的性能特點,在眾多領域內煥發出顯著的應用潛力。在航空航天的浩瀚天地中,高強度且輕量化的復合材料,已然成為新一代飛行器制造中不可或缺的核心材料。復合材料的運用極大地優化了飛行器的燃油效率,并顯著提升了其飛行性能,開啟了航空技術的新征程。
(圖為大會活動現場 朱歆柯穆 攝)
而在汽車工業這一高速發展的領域內,復合材料的引入同樣掀起了革命性的變革。它們不僅有效地減輕了車身的重量,使得車輛更加輕盈靈動,還顯著增強了車輛的安全性與耐久性。這一系列的改進不僅提升了駕駛體驗,更為汽車工業的可持續發展注入了澎湃創造力。
重視合作與交流已成為趨勢,當前,中國與全球各地的科研機構、企業正在攜手共進,共同開拓復合材料更廣闊的發展空間。在大會召開期間,中國工程院院士、上海交通大學材料科學與工程學院教授丁文江院士,在題為《自主創新與產學研深度融合的探索》的報告中,深刻闡述了其團隊在自主創新領域的創新成果——復合材料的綠色回收與高效再利用技術,同時,他高屋建瓴地剖析了產學研融合對于科技創新與產業升級的重要意義。
丁文江院士所率領的科研團隊,成功攻克了碳纖維與玻璃纖維綠色回收再利用的技術難關,這些突破性成果不僅確保了回收后纖維材料力學性能的保持——碳纖維強度保留率高達90%以上,玻璃纖維亦維持在85%的水平,更實現了生產過程的無污染循環,有效減輕了環境負擔,并顯著降低了能源消耗。
(圖為丁文江院士作報告 朱歆柯穆 攝)
團隊自主研發的多系列纖維復合材料回收處理裝備,以其卓越的性能,確保了處理過程中的零“三廢”排放,尾氣排放指標更是優于天然氣燃燒標準,展現出優異的環保效益與經濟效益。此外,這些技術的推廣與應用,將大幅度降低回收處理成本,提升產業競爭力。
面對當前復雜多變的市場環境,丁文江院士強調,持續提升碳纖維回收技術的效率,關鍵在于推動產學研的深度融合。這種融合模式,能夠精準對接產業界的迫切需求與科研機構的創新優勢,形成強大的協同創新合力,從而加速科技成果的轉化與應用,推動相關產業向更加綠色、高效、可持續的方向發展。
緊抓發展核心,緊跟時代脈動,新疆近年來憑借產學研深度融合的獨特優勢,正加速推進科技成果的轉化與應用,為行業的蓬勃發展注入了強勁動力。先進復合材料,作為材料領域的新生力量,其獨特性在于將兩種或多種迥異物理與化學特性的材料,通過精湛的物理或化學手段巧妙融合,創造出超越單一材料性能極限的新材料。
這些復合材料,以高強度的纖維材料如碳纖維、玻璃纖維、芳綸等為筋骨,與環氧樹脂、聚酰亞胺等樹脂基體,或是金屬、陶瓷等基體材料緊密相依,共同編織出滿足復雜結構性能需求的材料新領域。這一過程不僅是人類對材料科學奧秘的勇敢探索與不懈追求,更為各行各業的創新發展帶來新的契機。
既奮力求“新”,又全力提“舊”。傳統復合材料,如玻璃纖維增強塑(GFRP),雖已廣泛應用于各個領域,但其性能仍有待提升。如今,通過引入高性能纖維(如碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維等)作為增強材料,并與合成樹脂、金屬或陶瓷等基體材料復合,成功研發出性能更為優質的先進復合材料。
中國科學院院士、上海交通大學教授兼金屬基復合材料國家重點實驗室的領航者張荻院士,多年深耕于金屬基及構型化復合材料的基礎應用研究,他以過硬專業實力,為我國眾多重大工程項目量身定制了一系列輕質且高強度的金屬基復合材料,這些材料在航天航空等尖端科技領域,展示了中國科技實力。
在報告會上,張荻院士精妙地勾勒出金屬基復合材料的研究藍圖,詳盡闡述了其當前的研究進展、廣泛的應用場景以及未來蓬勃發展的前景,深刻揭示了這一領域在推動科技進步和工程實踐中的不可撼動實際價值。他表示,復合材料的設計創新、制備工藝的精進、界面與形變的精準調控以及復合構效關系的深入探索,不僅是材料科學領域內亟待攻克的關鍵技術難題,更是支撐工業制造、航空航天、新能源等諸多領域持續創新與飛躍的基石。
為了推動構型化復合研究的深入發展,張荻院士領銜的團隊利用生物界中紛繁的構型多樣性和特有的結構優勢,創新性地提出了“遺態復合材料”這一科技前沿概念,為構型化復合研究開辟了一條全新的道路,提供了堅實的理論支撐和實踐導向。
在報告尾聲,他滿懷真情地說,裝備與材料的演進相輔相成,先進的裝備需求催生高性能材料的誕生,而優質的材料則是制造先進裝備的根本保障。倡議青年科技創新人才要潛心耕耘,研發出具有自主知識產權的先進材料,才能為中國制造贏得底氣。
創新是引領發展的第一動力,加快科技創新是推動高質量發展的必然要求,發展新質生產力是推動高質量發展的重要著力點。“新材料”作為發展“新質生產力”的一條重要賽道。第五屆中國國際復合材料科技大會舉辦期間的各類論壇,將為我國復合材料領域的科學研究和產業發展注入新智慧、新觀點、新概念。大會通過展示復合材料領域的前沿技術和應用,促進學術界與產業界的深入交流,推動復合材料成果的轉化和共享,進一步完善復合材料產業創新創業生態。
中國工程院院士、中國商用飛機有限責任公司首席科學家吳光輝院士在大會作《大飛機引領航空材料創新的航標》報告,剖析了大飛機項目如何激發并驅動航空材料領域的研究熱潮。吳光輝院士通過生動鮮活的實例,展示了這些高科技材料如何在大飛機設計與制造的每一個環節高效應用,從機身結構的輕量化設計到關鍵部件的強化升級,每一處材料的創新,都為大飛機的翱翔藍天提供了堅不可摧的物質基礎。
技術突破與廣泛應用。他細致入微地闡述了這些前沿材料如何協同作用,共同促進大飛機飛行性能的飛躍、安全防線的加固與經濟效率的提升。大飛機項目在航空材料創新領域的探索,不僅為中國商用飛機的發展指明了方向,更為全球航空工業的科技進步與材料革新產生積極影響。該項目猶如催化劑,加速了新材料從實驗室到市場的轉化步伐,強化了中國在全球航空競技場中的競爭力,并引領了相關產業鏈的健康發展。
新質生產力,這一承載著新技術、孕育新價值、適應新產業格局、重鑄發展新動能的力量,正在航空裝備領域大放異彩。先進復合材料作為新質生產力的典范,已廣泛嵌入機翼、機身、尾翼等飛機關鍵部位,以及渦輪葉片、燃燒室等發動機核心組件之中。這些材料的應用,不僅賦予了飛機更為卓越的性能,還顯著提升了其氣動效率與安全性。以碳纖維增強塑料(CFRP)為例,其輕質高強、耐高溫抗燒蝕的特性,使其成為飛機主結構及耐高溫部件的理想選擇。先進復合材料已成為現代工程領域的璀璨明珠,其研發與應用對于推動產品性能升級、成本控制優化及可持續發展目標的實現具有不可估量的價值。展望未來,隨著材料科學與制造技術的持續進步,先進復合材料的性能邊界將進一步拓展,其應用領域亦將迎來更加廣闊的發展空間。
持續加快促進新能源產業鏈、創新鏈、價值鏈和生態鏈融合發展,在大會之中,北京大學魏悅廣院士在第五屆中國國際復合材料科技大會(CCCM-5)上分享了題為《從傳統到先進復合材料:力學的機遇與挑戰》的報告。魏悅廣院士是中國科學院院士,北京大學博雅講席教授,他的研究領域主要集中在固體跨尺度力學、彈塑性斷裂力學、復合材料力學等方面。在報告中,魏悅廣院士探討了從傳統復合材料到先進復合材料的轉變過程中,力學學科面臨的新機遇和挑戰,以及如何利用這些機遇推動力學理論和技術的發展。
(圖為會議現場魏悅廣院士作報告 朱歆柯穆 攝)
魏悅廣院士在詳盡的報告中深入剖析了先進復合材料的卓越特性,正是這些非凡的性能,使得它們在航空航天、軍事防御、汽車制造、高端體育器材等尖端制造業中占據了舉足輕重的地位。反觀傳統復合材料,則更多地在建筑構筑、船舶制造、管道工程等較為寬泛的工業領域中發揮著作用,這些領域雖然重要,但對材料性能的要求卻未及尖端制造業那般嚴苛。
傳統復合材料與先進復合材料之間的核心差異,在于它們的材料構成、所展現的性能特色以及所適用的行業領域截然不同。先進復合材料無疑是材料科學與工程技術領域更高層次成就的典范,它們代表了科技進步的前沿方向。
他同時提到,面對力學學科在探索先進復合材料過程中所遭遇的重重挑戰,我們必須秉持勇于創新的精神,敢于跨越學科界限,攜手合作。這要求科研人員整合材料科學、先進制造技術、高精度計算機模擬等多個領域的最新研究成果與技術創新,共同推動復合材料技術的不斷突破與廣泛應用,為人類社會的進步與發展貢獻力量。
在未來的發展道路上,復合材料將繼續以創新為驅動,以質量為根本。在本次大會的國際復合材料產業創新成果技術展示區,力試(上海)科學儀器有限公司代表王斌,向大家展示了公司在復合材料力學性能測試領域所取得的突破性創新。他詳盡地介紹公司精心研發的機器學習賦能的測量系統,該系統憑借前沿技術,能夠實現對復合材料裂縫長度的精準測量,進而顯著提升了測試結果的準確性與工作效率。
(圖為國際復合材料產業創新成果技術展 朱歆柯穆 )
此外,王斌還推出了他們獨創的疲勞測試技術,這一技術的問世,不僅有效降低了維護成本,更使控制精度邁上了新的臺階。王斌表示,期望通過本次大會這一高端平臺,與學術界精英開展深入交流,特別是在韌性與疲勞裂紋擴展性能的動態測試領域,攜手制定標準化的測試方法,共同推動行業的規范化與標準化進程。同時,他期待與業界同行建立廣泛的合作關系,共同研發更為高效、精準的測試設備,助力企業在品質控制與新產品研發領域取得更加突出的成就。
北京共贏聯盟國際科技有限公司,作為行業內的開拓者,專注于前沿復合材料性能檢測、精細試樣加工技術及其配套儀器設備的研發與應用。他們引領著樹脂基體特性的快速無損檢測與工藝評估的潮流;同時,提供一整套關于膠黏劑黏附力與粘結強度測試的深度剖析方案,以及高分子材料研磨分散技術與其穩定性測試的全面解析。
在此次展覽中,他們精心呈獻的先進復合材料樣件加工機床,能夠精準應對各類復合材料,包括但不限于樹脂基、聚合物基、碳基、陶瓷基、金屬基以及納米復合材料板等,廣泛覆蓋玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、碳化硅纖維、氧化鋁纖維、芳綸等強化型復合材料板,乃至金屬蜂窩復合材料、熱塑性與熱固性塑料及其混編材料、嵌入型材料及成型工件等。此機床融合了濕切與干切技術,確保加工出的樣件不僅切割表面細膩無瑕,更在平行度、垂直度及尺寸精度上達到了極致的精準,有效避免了分層、切痕、局部擠壓等機械性損傷,其品質之高,完全契合國家標準及國際ISO、ASTM等權威測試標準,是材料拉升、剪切、壓縮、彎曲、斷裂等力學性能測試的理想之選。
中科海銳攜其頂尖新材料產品陣容——空心玻璃微球、卓越固體浮力材料及高效保溫隔熱材料,閃耀亮相大會國際復合材料產業創新成果技術展。其中,空心玻璃微球作為明星展品,以其無與倫比的特性贏得了廣泛關注:低密度賦予其輕盈身姿,高抗壓性展現堅韌內核;低導熱性助力隔熱保溫,高分散性則促進均勻混合;低介電常數確保電磁兼容,高填充率提升材料性能;自潤滑特性減少摩擦損耗,隔音隔熱效果出眾;加之卓越的化學穩定性,使其成為行業內的佼佼者。尤為值得一提的是,該微球的軟化學法制備技術,曾榮獲2018年度中國專利銀獎,彰顯了中科海銳在技術創新領域的深厚實力。
(中科海銳新材料產品 受訪單位供圖)
這些先進材料廣泛應用于多個領域,包括但不限于塑料增強、橡膠改性、膠帶制造、隔熱涂料研發、保溫板材生產、建材行業創新、交通工具輕量化設計、電磁屏蔽材料開發、電子產品性能提升、航空航天技術突破、深海探測設備構建、石油開采效率提升、氫能儲運系統優化以及高溫催化載體等領域,為各行各業帶來了全新變革與突破升級。
科技的持續進步與創新,為復合材料的高質量發展注入了不竭的動力源泉。科研團隊孜孜不倦地探索著新型復合材料的配方與制造工藝的邊界,成功地增強了材料的強度、韌性以及耐腐蝕性,使其性能得到了質的飛躍。與此同時,數字化技術的深度融合,實現了對生產流程的精細化、智能化管理,確保了產品質量的可靠與穩定,進一步鞏固了復合材料在各行各業中的領先地位。
在萬眾矚目的第五屆中國國際復合材料科技大會上,除了精彩紛呈的主論壇外,還精心策劃了一系列特色鮮明的分論壇。這些論壇廣泛覆蓋了碳纖維及先進復合材料的前沿應用、修復與檢測技術、回收再利用策略、車用復合材料創新、熱塑性復合材料專題等多個熱門話題,為與會者呈現了一場復合材料行業的知識盛宴。它們不僅促進了技術的深入交流與產業的緊密合作,還極大地拓寬了市場邊界,吸引了全球范圍內的行業精英、學者及企業領袖齊聚一堂,共謀復合材料行業的未來藍圖。
作為第五屆中國國際復合材料科技大會的一大亮點,復合材料教育論壇由新疆大學攜手中國復合材料學會教育與認證工作委員會共同打造。該論壇聚焦復合材料教育領域的關鍵問題與挑戰,通過深入探討教育質量的提升路徑、創新人才的培養模式、產業與教育的深度融合策略以及國際合作的廣闊前景等議題,為推動復合材料科技的長遠發展貢獻智慧與力量。來自復合材料領域的教育家、行業專家與學者等各界精英,他們將以開放的心態、前瞻的視角共同探討教育與產業的互動關系,為復合材料教育與產業的協同發展注入新的活力與動力。會議圍繞教育課程的創新設計、教學方法的多元化探索、實驗條件的優化升級、學生創新能力的培養機制以及校企合作模式的深度挖掘等核心議題展開討論與交流。
市場需求的持續擴大,無疑為復合材料產業的高質量發展注入了強勁動力。在環保意識日益增強的背景下,各行業對具備高性能、輕量化及可回收特性的復合材料需求愈發迫切,這一趨勢正引領著產業的升級與轉型。各大企業積極響應市場需求,不斷加大科研投入力度,力求以技術創新滿足市場對高質量復合材料產品的殷切期望。
與此同時,復合材料產業鏈的日益完善,成為推動企業快速發展的關鍵引擎。隨著國內復合材料設計能力的顯著提升和產業鏈各環節的緊密銜接,整個行業步入了一個穩健而持續的發展軌道,為行業的健康發展筑牢了堅實基礎。
作為材料科學領域的新領域,復合材料在國內實現自主可控的背景下,其廣泛應用與推廣不僅關乎國家經濟的蓬勃發展,更是科技進步的重要體現。展望未來,復合材料行業將堅定不移地走高質量發展之路,勇于挑戰技術極限,積極拓寬應用領域,致力于成為經濟社會可持續發展的強大支撐。
(中國日報新疆站記者毛衛華|馬倩妮、朱歆柯穆 )