摘要:浙江理工大學材料科學與工程學院、浙江省現代紡織技術創新中心鑒湖實驗室劉帥團隊在《 現代紡織技術 》發表論文《 基于自感應復合纖網的真空樹脂傳遞模塑成型固化過程原位監測 》。該
浙江理工大學材料科學與工程學院、浙江省現代紡織技術創新中心鑒湖實驗室劉帥團隊在《現代紡織技術》發表論文《基于自感應復合纖網的真空樹脂傳遞模塑成型固化過程原位監測》。該研究以高孔隙率玻璃纖維非織造布為骨架、多壁碳納米管為導電顆粒,通過超聲霧化噴涂工藝構建壓阻型復合纖網(C-GNS),實現了復合材料真空輔助樹脂傳遞模塑(VARTM)成型固化全過程的精準原位監測,為相關制造領域提供了高效監測解決方案。
先進復合材料憑借優異性能廣泛應用于航海、汽車、風電等行業,VARTM工藝因低成本、近凈成型優勢成為大型部件制造的核心技術。但該工藝固化過程涉及熱傳遞、聚合反應等復雜變化,參數控制不當易導致固化不均、性能缺陷等問題。傳統監測方法或只能離線檢測,或存在可靠性差、侵入性強等弊端,難以滿足大型結構件實時監測需求。

為破解這一難題,研究團隊創新采用超聲霧化噴涂技術,在玻璃纖維非織造布表面構筑超薄均勻的多壁碳納米管導電涂層,形成“微米級纖維骨架-納米級導電涂層”的多級復合結構。該復合纖網(C-GNS)具有優良的壓阻響應特性,壓敏系數高達16.77 Pa?¹,且在40-120℃區間表現出穩定的線性溫度響應,為多環境下的監測提供了基礎。
實驗表明,C-GNS能與樹脂充分浸漬,在VARTM固化全過程中通過電阻變化實時反饋樹脂狀態。非等溫階段,其電阻在5.8 min達到最低值,精準標識固化起始點;120℃等溫階段,14.5 min時電阻變化速率峰值對應凝膠起始點,21.5 min電阻最大值為凝膠點,關鍵相轉變點識別與DSC、流變儀等傳統手段高度吻合。整個固化過程中,C-GNS的電阻增益因子達80%,展現出高效的監測靈敏度。
該復合纖網無需復雜布設,且不影響復合材料結構性能,解決了傳統監測方法的諸多局限。其不僅為VARTM成型工藝提供了可靠的固化監測手段,也拓展了自感應非織造復合材料的多功能應用場景,對提升先進復合材料制造質量與穩定性具有重要現實意義。未來,該技術有望在更多液態模塑工藝中實現規模化應用。
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