第十八屆國際復合材料大會(18th ICCM)于2011年8月21~26日在韓國濟州島(Jeju, Korea)的國際會議中心(ICC)舉行。本次大會由國際復合材料學會(International Committee on Composite Materials)主辦,韓國復合材料學會(The Korean Society for Composite Materials)承辦,共吸引了來自47個國家、1600多名從事復合材料相關行業的科研工作者、研究生參加,刷新了歷屆參會人數的記錄。中國復合材料學會(Chinese Society for Composite Materials)理事長、本屆大會的副主席杜善義院士率領100多名來自中國各大高校、研究所專家學者及企業界代表參加了本次大會,這充分說明我國在復合材料領域已經逐步迎頭趕上并已成為國際復合材料行業非常重要的一部分。
復合材料及其相關產業是世界經濟產業鏈中重要的一環。根據JEC首席執行官 F. Mutel 女士提供的數據,全世界復合材料相關行業市場已經達到850億美元。市場分析數據預測,2007~2009年經濟危機以后,世界經濟將以5%~6%的速度逐步恢復,復合材料產業作為新興產業已成為許多國家的發展重點,將對世界經濟進一步復蘇產生重要的影響。因此,本次國際復合材料大會不僅吸引了大量大學及研究所研究人員參加,也吸引了許多工業界人士。
在為期5天的會議中,安排了1個大會Scala報告(以著名復合材料專家Scala命名的報告)、18個主題報告、900多個口頭報告、300多個墻報。報告內容涵蓋傳統的樹脂基復合材料、金屬基復合材料、陶瓷基復合材料以及碳/ 碳材料等,同時還包括一些新型復合材料,如納米復合材料、生物復合材料等,其應用方向為航空航天、汽車、建筑以及風能等領域。本次大會為全世界從事不同研究方向的復合材料研究工作者提供了一個相互交流與探討的平臺。很多高水平的報告不僅介紹了現在復合材料的新技術、新發展,還對復合材料行業發展進行了預測。
新趨勢——結構材料的功能化
復合材料一直被認為是結構材料,但研究人員對其功能的開發越來越重視。參會的報告很多都與復合材料的功能有關。賦予復合材料更多的功能已經成為國際上復合材料基礎研究的一個新熱點。來自美國加州大學洛杉磯分校的Thomas Hahn教授做了題目為“復合材料:從結構材料到多功能材料(Composite Materials :From Structural to Multifunctional)”的大會Scala報告。Hahn教授介紹,過去30年中,復合材料主要經歷了材料研制—低成本化—實際應用的研究過程。隨著復合材料在航空、風能、汽車等領域的廣泛應用,人們已經不再滿足復合材料僅作為結構材料,逐漸開發其多種功能。
Hahn教授本次主要宣講了通過添加納米顆�;蜷_發具有新功能樹脂等方法實現復合材料的功能化。改進后的復合材料在電、熱、磁、化學、生物、光學等方面具有特殊的性能,將來可以應用于復合材料結構健康檢測、自愈合、能量儲存以及電磁等領域。
例如,Hahn教授小組利用納米顆粒表面存在的鋁羥基,在氧化鋁納米顆粒表面用雙功能偶聯劑進行修飾,偶聯劑可以進一步與乙烯基脂樹脂單體聚合,采用此方法改性后的樹脂強度和模量均有提升,而且提升幅度與納米顆粒含量有關。
新思路——新的鋪層設計方案
非均衡、非對稱鋪層的實現可以大大減少鋪層設計的難度、降低結構重量,從而減少成本,但是非均衡、非對稱鋪層很少被采用。這是因為在固化過程中,非均衡、非對稱的鋪層存在較大的內應力而容易產生變形。來自斯坦福大學的Stephen Tsai教授主要介紹了一種非均衡、非對稱鋪層方法,可以達到降低結構重量和節省成本的目的。
一般鋪層設計中,常用鋪層有0,±45°,90°這4個不同角度。Tsai教授則建議使用[0/25] 雙鋪層結構代替以上常用鋪層,而每一個雙鋪層的厚度僅為常用鋪層厚度的1/2。通過彎曲- 扭轉耦合矩陣的計算,[0/25] 雙鋪層結構可以有效減少內應力,從而實現非均衡、非對稱鋪層設計。Tsai教授同時開發了非皺紋織物(Non Crimp Fabric),可以實現[0/25]雙鋪層結構。與Tsai教授合作的Chomarat公司在會場開設了展臺,進行產品展示。