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傳統(tǒng)困境：高成本、低效率與有限設(shè)計(jì)
當(dāng)前，復(fù)合材料制備面臨諸多棘手問(wèn)題。昂貴的設(shè)備投入、長(zhǎng)時(shí)間的能源密集加工，使得制造成本居高不下。
同時(shí)，設(shè)計(jì)多樣性受限，制造速度也難以提升，這些問(wèn)題嚴(yán)重制約了復(fù)合材料在更廣泛領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展。
創(chuàng)新突破：快速、可擴(kuò)展且節(jié)能的增材制造
針對(duì)上述難題，該研究提出了一種快速、可擴(kuò)展且節(jié)能的纖維增強(qiáng)熱固性復(fù)合材料增材制造方法。其核心原理是利用光熱轉(zhuǎn)換對(duì)碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料進(jìn)行局部遠(yuǎn)程加熱，促使復(fù)合材料原位固化。
具體而言，研究采用快速固化的熱響應(yīng)熱固性樹(shù)脂作為復(fù)合材料的基體相，在打印完成后，借助自動(dòng)化平臺(tái)對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行局部加熱。
圖1 （a）制備工藝示意圖（b）樹(shù)脂方案
方法優(yōu)勢(shì)：自由成型與高效制造
這種增材制造方法優(yōu)勢(shì)顯著。通過(guò)熱響應(yīng)熱固性樹(shù)脂與光熱轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)碳纖維遠(yuǎn)程加熱的協(xié)同集成，能夠快速、靈活且節(jié)能地制造纖維增強(qiáng)熱固性復(fù)合材料。
值得一提的是，該方法無(wú)需控制基底和周圍空氣溫度，便可實(shí)現(xiàn)不連續(xù)和連續(xù)纖維增強(qiáng)熱固性復(fù)合材料的自由成型與逐層增材制造。
應(yīng)用前景：多行業(yè)適用與按需修復(fù)
該方法的適用性廣泛，可應(yīng)用于各種行業(yè)。它為復(fù)合材料部件的快速和可擴(kuò)展制造開(kāi)辟了新途徑，同時(shí)也為復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的按需修復(fù)提供了可能，有望推動(dòng)復(fù)合材料在航空航天、汽車制造、建筑等眾多領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展。