“聽材料之聲,探未來之路。由中國復(fù)合材料學(xué)會推出的《復(fù)材之聲》,聚焦復(fù)合材料前沿科技、產(chǎn)業(yè)動態(tài)和專家觀點(diǎn)。致力于搭建一個交流平臺,匯行業(yè)精英,享真知灼見,共同推動中國復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展!”
復(fù)合材料,是科技創(chuàng)新的重要基石,也是推動產(chǎn)業(yè)變革的關(guān)鍵力量。在新能源、航空航天、電子信息等領(lǐng)域,高性能復(fù)合材料正發(fā)揮著不可替代的作用。然而,如何突破材料性能的極限?如何實(shí)現(xiàn)從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)化的跨越?這些問題不僅關(guān)乎技術(shù)本身,更關(guān)乎國家科技競爭力的提升。
當(dāng)導(dǎo)彈艙體、衛(wèi)星整流罩的骨架源于古老的編織技藝,當(dāng)紡織裝備的精密針腳織入航空發(fā)動機(jī)葉片——一場靜默而深刻的技術(shù)革命,正在紡織與復(fù)合材料的交叉地帶發(fā)生。紡織,這門伴隨人類文明數(shù)千年的技術(shù),正以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)語言,為現(xiàn)代高端裝備制造注入前所未有的“設(shè)計(jì)自由”與性能突破。
本期《復(fù)材之聲》對話東華大學(xué)孟婥教授,一位致力于將紡織裝備技術(shù)與國家戰(zhàn)略需求深度融合的領(lǐng)軍學(xué)者。我們將探尋:
如何理解紡織與復(fù)材“水到渠成”的深度融合? 三維編織技術(shù)為何能賦予復(fù)合材料更優(yōu)的抗分層能力與力學(xué)性能?
從“有裝備”到“做好產(chǎn)品”再到“智能化”, 國產(chǎn)紡織裝備經(jīng)歷了怎樣的攻關(guān)之路?它在保障航空航天產(chǎn)品質(zhì)量一致性中扮演何種角色?
最有效的產(chǎn)學(xué)研模式是“共同研發(fā)”而非單向轉(zhuǎn)化, 如何實(shí)現(xiàn)從立項(xiàng)、中試到落地的全程深度綁定?
行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與學(xué)術(shù)平臺如何成為跨界融合的催化劑?“人的交集”如何最終促成“技術(shù)的交集”?
跟隨孟教授的視角,看一根纖維如何織就國家強(qiáng)韌的科技筋骨。

一、孟教授,作為紡織學(xué)術(shù)帶頭人和紡織科學(xué)成就獎獲得者,您如何將高端紡織裝備技術(shù)與復(fù)合材料制備深度融合?三維編織等紡織技術(shù)如何提升復(fù)合材料的性能和設(shè)計(jì)自由度?
纖維復(fù)合材料預(yù)成型體成型早期應(yīng)用較多的是鋪絲、鋪帶和纏繞,后來有了針刺、縫合和細(xì)編穿刺等工藝,基于紡織技術(shù),采用針織、機(jī)織或編織的方法制備纖維復(fù)合材料預(yù)成型體是最近二十幾年才快速發(fā)展起來的。實(shí)際上紡織產(chǎn)業(yè)早已由服裝、家紡產(chǎn)業(yè)向國家戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型,所以紡織裝備技術(shù)與復(fù)合材料制備深度融合是水到渠成的事,紡織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料在國防軍工和重要民生領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。
在纖維復(fù)合材料成型領(lǐng)域三維編織和三維機(jī)織技術(shù)可用于制備國家戰(zhàn)略特需產(chǎn)品,如編織的導(dǎo)彈艙體和衛(wèi)星整流罩,機(jī)織的發(fā)動機(jī)葉片和直升機(jī)螺旋槳等,具有整體性好,損傷容限高,力學(xué)性能好,性能可設(shè)計(jì),可承受復(fù)雜載荷,仿形近凈設(shè)計(jì)制造,自動化程度高、生產(chǎn)效率高等優(yōu)勢。
二、孟教授,在紡織復(fù)合材料裝備技術(shù)方面,您主持了多項(xiàng)國家和省部級課題,主要解決了哪些‘卡脖子’的紡織裝備難題?這些裝備在航空航天復(fù)材制造中發(fā)揮了什么獨(dú)特作用?
在紡織復(fù)合材料裝備技術(shù)方面,我們得到了國家自然科學(xué)基金委、國家發(fā)改委、中國紡織工業(yè)聯(lián)合會等支持。首先是解決“有裝備”的問題,自主研發(fā)了用于纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件成型的編織和機(jī)織系列裝備,實(shí)現(xiàn)了高端裝備自主可控;其次是解決“基于裝備做好產(chǎn)品”的問題,在裝備不斷創(chuàng)新的基礎(chǔ)上,突破了織造過程機(jī)械系統(tǒng)與纖維束系統(tǒng)優(yōu)化匹配技術(shù)、數(shù)控系統(tǒng)穩(wěn)定精確協(xié)同控制技術(shù)等,保證了產(chǎn)品質(zhì)量;目前我們在“有裝備”“做好產(chǎn)品”的基礎(chǔ)上,追求快速、低成本、智能化制造。
三維編織和三維機(jī)織裝備在航空航天復(fù)合材料制造中作用:一是改善了復(fù)合材料的成型方式,使結(jié)構(gòu)件的抗分層能力和力學(xué)性能更好;二是提高了航空航天復(fù)合材料制造的自動化水平,保證了產(chǎn)品質(zhì)量的一致性。
三、孟教授,您與企業(yè)合作獲得了多項(xiàng)國家和省部級的成果獎,在推動高校技術(shù)向企業(yè)轉(zhuǎn)化過程中,最有效的產(chǎn)學(xué)研合作模式是什么?能否分享一個紡織裝備助力復(fù)材企業(yè)升級的案例?
高校老師的科研課題應(yīng)來自科學(xué)前沿和生產(chǎn)一線,科研成果解決了行業(yè)痛點(diǎn),滿足了國家需求,才能體現(xiàn)其價值。所以不僅倡導(dǎo)高校技術(shù)向企業(yè)轉(zhuǎn)化,更應(yīng)倡導(dǎo)高校與企業(yè)共同研發(fā),從立項(xiàng)、到中試、再到成果落地,校企全程深度合作。
比如我們與云路復(fù)材公司從其初創(chuàng)階段就開始合作,企業(yè)從產(chǎn)品角度提出技術(shù)需求和裝備需求,學(xué)校開展基礎(chǔ)研究和裝備創(chuàng)新,這種合作產(chǎn)出的成果可以直接轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力,給企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)效益和社會效益,同時老師和研究生也得了實(shí)際的工程訓(xùn)練。
四、孟教授,作為中國復(fù)合材料學(xué)會紡織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料分會常務(wù)委員,您認(rèn)為當(dāng)前紡織復(fù)材領(lǐng)域最亟需統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是什么?學(xué)會如何促進(jìn)紡織技術(shù)與復(fù)材產(chǎn)業(yè)的跨界融合?
我從事紡織復(fù)合材料領(lǐng)域科研工作,主要以復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件成型技術(shù)和裝備研發(fā)為主,就我涉及的內(nèi)容而言,應(yīng)制定自主研發(fā)裝備的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),以規(guī)范國內(nèi)裝備市場,提升國產(chǎn)裝備的國際競爭力。
將紡織技術(shù)應(yīng)用于復(fù)合材料領(lǐng)域,其基礎(chǔ)原理不變,只是產(chǎn)出對象由服裝、家紡產(chǎn)品轉(zhuǎn)變?yōu)閲覒?zhàn)略特需品,這一轉(zhuǎn)變賦予了紡織技術(shù)更廣闊的研究領(lǐng)域。學(xué)會可以多組織學(xué)術(shù)會議或者主題論壇,為從事紡織技術(shù)的學(xué)者和從事復(fù)合材料研究的學(xué)者提供交流平臺,一旦人有了交集,其研究內(nèi)容就容易產(chǎn)生交集,實(shí)現(xiàn)融合;再就是學(xué)會可以組織兩方面學(xué)者共同提出國家項(xiàng)目指南,共同申報國家項(xiàng)目,在項(xiàng)目執(zhí)行期間自然就是深度融合,而且這種融合會延續(xù)下去。復(fù)材無國界,創(chuàng)新無邊界,期待紡織技術(shù)與復(fù)材產(chǎn)業(yè)深度融合,共創(chuàng)產(chǎn)業(yè)未來。
從實(shí)驗(yàn)室的裝備自主研發(fā),到生產(chǎn)線的智能化協(xié)同控制;從滿足“國家戰(zhàn)略特需”的立項(xiàng)初心,到實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與社會效益的雙重落地——孟婥教授的科研路徑清晰地詮釋了“需求牽引、裝備先行、產(chǎn)學(xué)研深度融合”的現(xiàn)代工程創(chuàng)新范式。
她的團(tuán)隊(duì)不僅解決了“有裝備”的自主可控問題,更致力于通過裝備創(chuàng)新,讓復(fù)合材料獲得“整體性好、損傷容限高、性能可設(shè)計(jì)”的先天優(yōu)勢。而其倡導(dǎo)的校企“共同研發(fā)”模式,則為高校科研成果穿透“死亡之谷”提供了可復(fù)制的范本。
正如孟教授所言,當(dāng)紡織學(xué)者與復(fù)材學(xué)者在學(xué)會的平臺上產(chǎn)生“人的交集”,技術(shù)的跨界融合便會自然發(fā)生,共同編織出面向未來的產(chǎn)業(yè)圖景。