普渡大學復合材料設計與制造中心（cdmHUB）主辦的全球著名復合材料專家高端網絡講壇第七講時間為美國東部時間2021年1月21日（星期四）上午11：00-12：00（北京時間晚上11：00-12：00）開講。這次世界著名專家高端網絡講壇的嘉賓都是世界復合材料領域的著名專家，他們努力將自己最好的研究成果分享給大家，每一講內容都十分精彩，值得期待。歡迎大家積極參與。

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演講題目

用于厚截面可再生能源結構的新型粉末環氧復合材料

演講嘉賓

愛丁堡大學材料工程系Conchúr ó Brádaigh教授，

愛丁堡大學工程學院院長兼材料工程系主任

 演講內容摘要

本次講座將討論愛丁堡大學正在進行的采用粉末環氧樹脂系統加工、設計和測試工程結構（如大型風力和潮汐渦輪機葉片）的厚截面復合材料的工作。

由于熱固性樹脂的固化放熱反應，厚截面復合材料構件很難用熱固性樹脂制備。如果成型過程控制不當，積聚的熱量將導致構件翹曲或材料降解。而使用低放熱樹脂系統可以降低或消除這一風險。為此，我們提出了一種真空袋法成型新型低放熱環氧粉末厚截面復合材料結構的材料和工藝模型，并提出了一維樹脂流動和傳熱模型，分別用來描述織物的浸漬和溫度演變。我們同時提出了描述環氧粉末固化過程的半經驗方程。這些模型與層合板厚度變化耦合，層合板厚度變化由一個簡化的層合板微觀結構確定。最后將得到的方程組離散化，用有限差分法進行數值求解。以一100層的層合板為例，討論了應用環氧粉末的優缺點。

我們開發了一實驗裝置，該裝置可從一側加熱層合板，對另一側進行隔熱（即近似一維傳熱條件）。使用熱電偶測量層合板內的溫度，并使用線性可變差動變壓器式傳感器測量由于環氧粉末固化和織物浸漬引起層合板厚度隨時間的變化。并對實驗結果進行分析，驗證環氧粉末體系的成型過程模型。

然后，將該系統的材料和成型過程模型通過用戶定義的子程序在通用有限元軟件中實現，并與此前有限差分法的結果進行對比。實驗中研究了兩個虛擬的復合材料構件：層合平板和全尺寸風電葉片根部。我們還模擬了改變現有工藝以減少構件內熱和固化梯度，并探索了制造錐形厚截面零件（例如風電葉片根部）的其他加熱方法。

最后，開發了一條中試規模的單向纖維束粉末預浸生產線。該法采用靜電吸附法在纖維束上涂敷環氧粉末，直接加熱或輻射加熱熔化聚合物，然后在輥間進行固化。這些纖維束用來制成單向碳纖維和玄武巖纖維增強的聚合物層壓板（分別為UD-CFRP和UD-BFRP）。 拉伸測試表明其0°性能與常用CFRP性能相似或更好。實驗還研究了因為浸水而產生的濕熱老化對材料拉伸性能的影響。

Conchúr ó Brádaigh博士自我介紹

Conchúr ó Brádaigh教授是英國蘇格蘭愛丁堡大學工程學院院長兼材料工程系主任。他2015年加入愛爾蘭科克大學并成為能源工程教授，并擔任愛爾蘭科學基金會資助的愛爾蘭海洋可再生能源（MaREI）研究中心主任。1990年至2014年他在愛爾蘭國立大學高威分校任教。

他是愛爾蘭兩家復合材料和制造公司的聯合創始人和負責人（1999年至2018年）。這兩家公司為國際航空航天、汽車和風能領域提供產品設計、產品測試和模具，以及制造輕質復合材料結構。

他的研究方向包括可再生能源應用（風能和海洋能源）復合材料的制造、測試和模擬、復合材料潮汐渦輪葉片的設計和疲勞測試、使用原位聚合體系的熱塑性復合材料的液體成型、先進復合材料的低溫性能和太空應用。

他是FASTBLADE加速結構測試設備的首席科學家，該設備將成為世界上第一個專用的潮汐葉片測試設備，并且是第一個采用再生液壓系統的測試設備，目前正在蘇格蘭法夫的Rosyth建設中。

Conchúr擁有美國特拉華大學的博士學位，以及愛爾蘭國立大學高威分校機械工程專業碩士與學士學位。他是機械工程師學會（IMechE）和材料、礦產與采礦學會（IOM3）的注冊工程師和會士。