“聽材料之聲,探未來之路。由中國復合材料學會推出的《復材之聲》,聚焦復合材料前沿科技、產業動態和專家觀點。致力于搭建一個交流平臺,匯行業精英,享真知灼見,共同推動中國復合材料產業蓬勃發展!”
復合材料,是科技創新的重要基石,也是推動產業變革的關鍵力量。在新能源、航空航天、電子信息等領域,高性能復合材料正發揮著不可替代的作用。然而,如何突破材料性能的極限?如何實現從實驗室到產業化的跨越?這些問題不僅關乎技術本身,更關乎國家科技競爭力的提升。
當導彈艙體、衛星整流罩的骨架源于古老的編織技藝,當紡織裝備的精密針腳織入航空發動機葉片——一場靜默而深刻的技術革命,正在紡織與復合材料的交叉地帶發生。紡織,這門伴隨人類文明數千年的技術,正以其獨特的結構語言,為現代高端裝備制造注入前所未有的“設計自由”與性能突破。
本期《復材之聲》對話東華大學孟婥教授,一位致力于將紡織裝備技術與國家戰略需求深度融合的領軍學者。我們將探尋:
如何理解紡織與復材“水到渠成”的深度融合? 三維編織技術為何能賦予復合材料更優的抗分層能力與力學性能?
從“有裝備”到“做好產品”再到“智能化”, 國產紡織裝備經歷了怎樣的攻關之路?它在保障航空航天產品質量一致性中扮演何種角色?
最有效的產學研模式是“共同研發”而非單向轉化, 如何實現從立項、中試到落地的全程深度綁定?
行業標準與學術平臺如何成為跨界融合的催化劑?“人的交集”如何最終促成“技術的交集”?
跟隨孟教授的視角,看一根纖維如何織就國家強韌的科技筋骨。

一、孟教授,作為紡織學術帶頭人和紡織科學成就獎獲得者,您如何將高端紡織裝備技術與復合材料制備深度融合?三維編織等紡織技術如何提升復合材料的性能和設計自由度?
纖維復合材料預成型體成型早期應用較多的是鋪絲、鋪帶和纏繞,后來有了針刺、縫合和細編穿刺等工藝,基于紡織技術,采用針織、機織或編織的方法制備纖維復合材料預成型體是最近二十幾年才快速發展起來的。實際上紡織產業早已由服裝、家紡產業向國家戰略新興產業轉型,所以紡織裝備技術與復合材料制備深度融合是水到渠成的事,紡織結構復合材料在國防軍工和重要民生領域都有廣泛的應用。
在纖維復合材料成型領域三維編織和三維機織技術可用于制備國家戰略特需產品,如編織的導彈艙體和衛星整流罩,機織的發動機葉片和直升機螺旋槳等,具有整體性好,損傷容限高,力學性能好,性能可設計,可承受復雜載荷,仿形近凈設計制造,自動化程度高、生產效率高等優勢。
二、孟教授,在紡織復合材料裝備技術方面,您主持了多項國家和省部級課題,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材制造中發揮了什么獨特作用?
在紡織復合材料裝備技術方面,我們得到了國家自然科學基金委、國家發改委、中國紡織工業聯合會等支持。首先是解決“有裝備”的問題,自主研發了用于纖維復合材料結構件成型的編織和機織系列裝備,實現了高端裝備自主可控;其次是解決“基于裝備做好產品”的問題,在裝備不斷創新的基礎上,突破了織造過程機械系統與纖維束系統優化匹配技術、數控系統穩定精確協同控制技術等,保證了產品質量;目前我們在“有裝備”“做好產品”的基礎上,追求快速、低成本、智能化制造。
三維編織和三維機織裝備在航空航天復合材料制造中作用:一是改善了復合材料的成型方式,使結構件的抗分層能力和力學性能更好;二是提高了航空航天復合材料制造的自動化水平,保證了產品質量的一致性。
三、孟教授,您與企業合作獲得了多項國家和省部級的成果獎,在推動高校技術向企業轉化過程中,最有效的產學研合作模式是什么?能否分享一個紡織裝備助力復材企業升級的案例?
高校老師的科研課題應來自科學前沿和生產一線,科研成果解決了行業痛點,滿足了國家需求,才能體現其價值。所以不僅倡導高校技術向企業轉化,更應倡導高校與企業共同研發,從立項、到中試、再到成果落地,校企全程深度合作。
比如我們與云路復材公司從其初創階段就開始合作,企業從產品角度提出技術需求和裝備需求,學校開展基礎研究和裝備創新,這種合作產出的成果可以直接轉化為生產力,給企業帶來經濟效益和社會效益,同時老師和研究生也得了實際的工程訓練。
四、孟教授,作為中國復合材料學會紡織結構復合材料分會常務委員,您認為當前紡織復材領域最亟需統一的行業標準是什么?學會如何促進紡織技術與復材產業的跨界融合?
我從事紡織復合材料領域科研工作,主要以復合材料結構件成型技術和裝備研發為主,就我涉及的內容而言,應制定自主研發裝備的行業標準,以規范國內裝備市場,提升國產裝備的國際競爭力。
將紡織技術應用于復合材料領域,其基礎原理不變,只是產出對象由服裝、家紡產品轉變為國家戰略特需品,這一轉變賦予了紡織技術更廣闊的研究領域。學會可以多組織學術會議或者主題論壇,為從事紡織技術的學者和從事復合材料研究的學者提供交流平臺,一旦人有了交集,其研究內容就容易產生交集,實現融合;再就是學會可以組織兩方面學者共同提出國家項目指南,共同申報國家項目,在項目執行期間自然就是深度融合,而且這種融合會延續下去。復材無國界,創新無邊界,期待紡織技術與復材產業深度融合,共創產業未來。
從實驗室的裝備自主研發,到生產線的智能化協同控制;從滿足“國家戰略特需”的立項初心,到實現經濟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、產學研深度融合”的現代工程創新范式。
她的團隊不僅解決了“有裝備”的自主可控問題,更致力于通過裝備創新,讓復合材料獲得“整體性好、損傷容限高、性能可設計”的先天優勢。而其倡導的校企“共同研發”模式,則為高??蒲谐晒┩浮八劳鲋取碧峁┝丝蓮椭频姆侗?。
正如孟教授所言,當紡織學者與復材學者在學會的平臺上產生“人的交集”,技術的跨界融合便會自然發生,共同編織出面向未來的產業圖景。