复合材料智能制造与装备团队致力于低成本复合材料设计、制造技术及装备研发,包括界面改性、结构设计、预成型、成型工艺、连接装配、回收利用、性能评价和智能制造装备研发等,从前瞻性应用基础研究推动前沿技术开发,促进产业化,尤其在车用复合材料和热塑性复合材料领域形成了独特的技术方向。承担和参与了国家新能源专项、863/973项目、02/04专项、国家自然科学基金、中科院先导专项、中科院STS项目、浙江省/宁波市重大科技攻关以及多个企业合作项目等。团队现有科研人员40余人,包括高级职称11人,博士学历8人,国外客聘专家2人,覆盖了高分子、复合材料、力学、机电等专业背景,已形成一支年轻、业务能力强、合作精神佳、创新风气浓的多学科、多层次的研究队伍。
(一)复合材料界面改性与调控
(1)复合材料界面改性技术
该研究方向主要致力于复合材料的界面改性与调控研究。主要研究内容包括:热塑/热固性上浆剂的制备、纤维表面物理化学改性、复合材料界面结构性能调控、复合材料界面强韧化机理等。
(2)结构色碳纤维的仿生制备技术
该研究方向主要致力于通过模仿自然界的结构生色机制,开发不依赖于化学染料的结构色印染技术。主要研究内容包括:结构色碳纤维的制备、致色机理、色彩的稳定性能与耐久性及界面性能调控等。
(二)复合材料设计与仿真模拟
结构设计与性能调控研究内容包括:多尺度复合材料界面设计、复合材料结构铺层设计、复合材料连接仿真技术、复杂工况下结构动态力学及疲劳性能研究;成型工艺过程仿真研究内容包括:复合材料树脂流动浸渍过程模拟、复合材料固化/固结变形仿真。
(三)复合材料制备与装备技术
该研究方向主要致力于阻燃复合材料、结构/储能复合材料、电磁屏蔽复合材料、自诊断复合材料、结构生色复合材料的研究和开发,主要研究内容包括:阻燃/储能/电磁屏蔽/健康监测/结构生色复合材料的制备方法、结构与性能调控机制等。
(2)热塑性复合材料成型技术
主要开展高性能连续纤维增强热塑性复合材料的预浸、预成型以及构件先进成型制造技术的研究和开发,主要研究内容包括:热塑性预浸料制备、预成型技术、层合板非等温快速成型、构件快速冲压成型、连续-非连续纤维增强复合材料构件模压-注塑一体成型、激光辅助铺放/缠绕成型等。
(3)复合材料增材制造技术
该技术方向主要研究内容包括:连续热塑性复合材料线材制备技术、热固性/热塑性复合材料增材制造技术、轨迹规划与离线编程、增材制造装备研制、成型机理与缺陷抑制等。
(4)复合材料自动化装备技术
本方向主要研发复合材料低成本自动化制造装备,实现从预浸料到预制体到部件的整体制备工艺自动化。主要包括预浸装备、预成型装备、热固/热塑性复合材料快速成型装备、自动化连接装配线以及自动化打磨喷涂线等。
(四)碳纤维复合材料电动汽车
该技术方向主要致力于研究碳纤维复合材料在新能源汽车轻量化中的应用技术。团队联合国内多家汽车主机厂先后研发出六代碳纤维复合材料示范电动汽车,重点突破了碳纤维复合材料在汽车行业应用成本高、生产效率低的共性瓶颈问题。与吉利汽车联合研制的碳纤维复合材料电动汽车白车身成功入选“改革开放40周年大型展览”,为碳纤维复合材料在国产汽车上的产业化应用积累了宝贵的经验。
团队已初步建立了相对完整的贯穿材料研究-结构设计-工艺开发-装备研发-测试评价一体化的复合材料科研平台,拥有1500m2的复合材料工程中心,具备从事复合材料设计与制造、高分子及复合材料性能表征等主要专业仪器设备和测试技术服务平台,拥有科研装备30多台/套。我们的平台建设目标是建立国内具有一流水平的,集装备、设计、制造、试验体系完整,手段齐全的先进复合材料技术研发平台。
近五年来,团队主持/参与科研项目105项,其中国家级项目17项、省部级项目19项、宁波市及横向项目69项。
序号 | 项目名称 | 项目类别 |
1 | 轻量化纯电动轿车集成开发技术-轻质材料成形工艺及装配技术研究 | 国家重点研发计划课题 |
2 | 轻量化纯电动轿车集成开发技术-碳纤维车身和铝合金车架一体化集成设计技术研究 | 国家重点研发计划课题 |
3 | 数控热塑性预浸片材机和叠层预成型机的研制 | 国家04专项 |
4 | 国产碳纤维快速热压成型关键技术研究 | 国家863项目 |
5 | 连续碳纤维增强热塑性复合材料汽车件的设计、热压成型及性能优化研究 | 国家自然科学基金浙江两化融合联合基金重点项目 |
6 | 新能源汽车车身碳纤维复合材料/铝合金粘铆连接工艺与性能研究 | 国家自然科学基金联合基金项目 |
7 | 碳纤维/可回收环氧树脂基复合材料RTM成型汽车件设计、制造基础理论与关键技术 | 国家自然科学基金联合基金项目 |
8 | 热塑性碳纤维增强复合材料车身关键承载薄壁结构设计方法与制造技术 | 国家自然科学基金联合基金项目 |
近五年来,团队共发表学术论文73篇,其中SCI/EI收录29篇;申请发明专利50项,授权发明专利43项。
发表的部分代表性论文
序号 | 论文题目 | 期刊名称 |
1 | In-situ Structural Health Self-monitoring and Diagnosing of Glass Fiber Reinforced Plastics with Embedded Nickel Coated Carbon Fiber | Composites Part B: Engineering |
2 | A Novel and Facile Fabrication of Polyphosphazene Nanotube/carbon Fiber Multi-scale Hybrid Reinforcement and Its Enhancing Effect on the Interfacial Properties of Epoxy Composites | Composites Science and Technology |
3 | Level of Automation (LOA) in Aerospace Composite Manufacturing: Present Status and Future Directions Towards Industry 4.0 | Journal of Manufacturing Systems |
4 | Enhanced Interfacial Properties of Carbon Fiber Reinforced Polyamide 6 Composites by Grafting Graphene Oxide onto Fiber Surface | Applied Surface Science
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5 | Variable Angle Tow Reinforcements Design for Locally Reinforcing an Open-hole Composite Plate | Composite Structures |
6 | Cyclomatrix-type Polyphosphazene Optical Film Coating: Preparation,Characterization and Properties | Progress in Organic Coatings |
7 | Damage Model Based on Gradient Property Method for Simulating the Tensile Behavior of Composite Laminates with Variable Angle Tow Reinforcement | Structures |
8 | High-frequency Vibration Effects on the Hole Integrity in Rotary Ultrasonic Drilling of Carbon Fiber-reinforced Plastic Composites | Ultrasonics |
9 | Experimental and Numerical Study on Mode I and Mode II Interfacial Fracture Toughness of Co-cured Steel-CFRP Hybrid Composites | International Journal of Adhesion and Adhesives |
10 | Preparation of Continuous Glass Fiber/polyamide 6 Composites Containing Hexaphenoxycyclotriphosphazene:Mechanical Properties, Thermal Stability, and Flame Retardancy | Polymer Composites |
申请/授权的部分重要专利
序号 | 专利名称 | 类别 | 申请号 |
1 | 一种热固性预浸料防撞梁模压成型生产线装置 | 发明 | ZL202010663559.8 |
2 | 基于微滴脱粘法的复合材料界面力学评价装置及方法 | 发明 | CN202011520409.8 |
3 | 一种热固性电磁屏蔽预浸料、制备方法及制得的复合材料 | 发明 | CN202111579297.8 |
4 | 适用于超级电容器的碳纤维电极材料及其制备方法和应用 | 发明 | CN202111611804.1 |
5 | 一种碳纤维复合材料叶片的制造方法及碳纤维复合材料叶片 | 发明 | CN202011532481.2 |