11月16日,华东理工大学逸夫楼精英齐聚,群贤毕至,迎来了第二十二届全国玻璃钢/复合材料学术交流会。出席会议的专家、学者和企业家有:华东理工大学刘昌胜院士,武汉理工大学张联盟院士,上海大学孙晋良院士,中国建材集团科技部主任郅晓先生,中国复合材料集团有限公司特聘专家张定金先生,中国商飞北京民用机技术研究中心副总设计师刘传军研究员,中国硅酸盐学会玻璃钢分会理事长、中材科技股份有限公司董事长薛忠民先生,中国硅酸盐学会玻璃钢分会副理事长:武汉理工大学黄志雄教授、哈尔滨工业大学王荣国教授、北京玻钢院复合材料有限公司董事长赵俊山先生、哈尔滨玻璃钢研究院院长陈辉先生、南京玻璃纤维研究设计院院长赵谦先生,上海玻璃钢研究院有限公司执行董事李明浩先生,原中国复合材料工业协会秘书长陈博研究员,华东理工大学华昌聚合物有限公司董事长刘坐镇先生,华东理工大学材料科学与工程学院党委书记唐颂超先生、院长李春忠先生、副院长李欣欣先生和林绍梁先生。出席本届学会交流会的还有来自清华大学、同济大学、北京化工大学、国防科技大学、南京航空航天大学、北京航空航天大学、上海交通大学等27所高校的老师和学生,以及来自全国各地科研院所和企业的代表共400余人。赵俊山副理事长主持大会开幕式。

第二十二届全国玻璃钢/复合材料学术交流会顺利召开-复合材料网
图1 第二十二届全国玻璃钢/复合材料学术交流会会议现场

 

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图2 赵俊山副理事长主持开幕式

本届学术交流会恰逢我国玻璃钢/复合材料工业发展60周年,会务组精心安排,邀请到了业界众多成就卓越的专家、学者和企业家,共话行业60年发展成就,展示前沿研究和应用成果,探索未来发展方向。会议报告涵盖前沿技术、智能制造、工程应用、从源头解决环保问题的清洁生产技术,以及未来复合材料发展之路,设主会场和3个分会场,共38个报告,3个分会场为优秀论文评选分会场和两个复合材料工艺与应用分会场。

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图3 薛忠民理事长致辞

上午8:30分,会议准时开始,薛忠民理事长致辞,他简要回顾了行业60年发展历程和学会走过的46个春秋。他表示:“作为国内玻璃钢/复合材料工业最早成立的社团组织,学会初心不改,积极发挥桥梁纽带和平台作用,携手高校、科研院所和企业,凝心聚力,共同创造玻璃钢/复合材料工业更加美好的明天!”

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图4 刘昌胜院士致辞

华东理工大学副校长、校学术委员会副主任、中科院技术学部院士刘昌胜先生对大家的到来表示热烈欢迎,祝愿我国玻璃钢/复合材料工业蒸蒸日上,发展越来越好。刘院士还简要介绍了华东理工大学发展历程,希望进一步加强校企结合,提升科研成果转化效率,共同推动复合材料工业科技发展。

简短而紧凑的开幕仪式后,进入学术报告环节。

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图5 张联盟院士做《先进复合材料与材料复合新技术》的报告

我国玻璃钢/复合材料工业经过60年的发展,产量已居全球首位,建立了较为完善的工业体系,对于未来发展方向,一直是学术界和企业界思考和关心的话题,本届学术交流会特邀中国工程院院士张联盟先生,为大家做《先进复合材料与材料复合新技术》的报告,从院士视角给大家以启迪和思考。张院士首先概述了复合材料及其特点、先进复合材料的使命、先进复合材料的重大需求,重点介绍了先进复合材料技术进展。张院士认为,先进复合材料兼具轻量化、高强韧、抗高温、耐腐蚀等优异性能,是其具有旺盛发展生命力的核心支点,更是国家战略新材料体系构成与发展不可或缺的关键要素,几十年来,为我国经济建设与国防事业发展做出来重大贡献。可以预见,先进复合材料将来会向超强化、轻量化、绿色化、智能化、纳微化、超结构化、生命化等方向发展,同时,深海、太空、生命等领域也是其重点发展方向。与之相应:增材复合、多尺度复合、梯度复合、生物复合、激光加工、光刻复合、多技术精密加工与集成复合等新技术、新工艺,将成为高性能复合材料发展的重要支撑。

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图6 刘传军研究员做《复合材料在航空领域的应用现状和需求以及未来发展趋势》的报告

我国玻璃钢/复合材料工业由国防军工起步,逐步拓展到国民经济各领域。随着经济的发展和低空区域的进一步放开,商用航空和通用航空市场潜力巨大。学会特邀刘传军研究员,为大家做《复合材料在航空领域的应用现状和需求以及未来发展趋势》的报告。刘传军研究员从复合材料结构概述、挑战、复合材料结构设计和复合材料强度分析四个方面展开。一代材料、一代飞机,过去10年民机史上标志性的发展——复合材料大量应用于B787、A350XWB等新一代飞机主承力结构,用量50%以上,开启了复合材料应用的新时代,这既是机遇,也是挑战,方法已经趋于成熟,工具层出不穷,但是如层流机翼技术等新结构技术尚待突破,航空复合材料结构对复材自动化制造提出了挑战,复合材料民机结构制造技术是大型精密制造,解决问题的基本尺度往往是在0.1毫米这样的量级或更精密的尺度寻求答案,这就需要一群怀揣梦想的人,立足现实,共同推进民机技术的发展。

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图7 肖军教授做《复合材料自动化制造技术》的报告

工欲善其事,必先利其器,自动化制造是复合材料量产的保障,是保证质量、提高效率和降低成本的首先不二之选。学会特邀南京航空航天大学肖军教授,为大家做《复合材料自动化制造技术》的报告。肖军教授首先介绍了复合材料成型工艺与自动化的流程,重点讲述了缠绕/铺放成型技术、拉挤成型技术、液体成型技术、模压成型技术4种成型技术。肖教授认为,国内复合材料自动化成型研究已开展多年,已有了长足进步、技术成熟度在不断提高。但随着复合材料需求的急剧增加,复合材料低成本规模化制造亟待发展,复合材料自动化成型技术研发与应用急需开展:设计-制造-装备技术紧密结合、一体化研究工作,基础研究引领开发新工艺、工艺过程复合化研究工作,面向工艺的低成本、高可靠性装备技术研发工作,和热塑性成型及装备的研发工作。

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图8 张定金教授级高工做《碳纤维及其复合材料产业化现状及发展方面的问题》的报告

被誉为“黑色黄金”的碳纤维复合材料,因其优异的材料特性而被广泛应用于国防军工等领域。碳纤维可谓是复合材料工业的一匹“黑马”,其发展牵动着玻璃钢/复合材料工业的发展。学会特邀中国复合材料集团有限公司特聘专家、教授级高工张定金先生,做《碳纤维及其复合材料产业化现状及发展方面的问题》报告。张定金教授分析了全球和中国碳纤维产能及布局、应用分布及市场需求。他提到,2018年全球碳纤维总产能约14.7万吨,呈现出日本、中国、德国、美国四极分布,中国发展迅速的局面。航空航天、风电叶片、体育休闲和汽车为全球碳纤维应用主领域,2017年需求量为8.42万吨。近年来风电叶片和压力容器市场增长迅猛,发展潜力巨大。我国T300级碳纤维实现了突破,T700级碳纤维实现产业化,T800碳纤维已实现了千吨级产业化,重点开发T1000、M40以及更高级别碳纤维以及关键战略领域的应用。产能方面,目前统计我国碳纤维总产能26000吨,主要集中在三大生产基地,约占国内总产能70%。生产技术方面,干喷湿纺等关键技术得以突破,构建了自主的产业化生产体系,市场国产化率逐年提高,产品体系不断丰富,战略领域自主保障能力不断增强,基本满足了新兴产业发展需求。张定金教授表示,虽然我国碳纤维及其复合材料发展取得了一定成就,但是也面临一些问题,如规模化程度低,产能释放率低、高端领域应用牵引弱等,需要业界同仁共同推动其发展壮大。

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图9 肖永栋教授级高工做《防热复合材料技术——北玻发展历程与创新研究》的报告

1958年,第一块玻璃纤维增强酚醛层压板在北京玻璃钢研究设计院(简称北玻)诞生,掀开了中国玻璃钢/复合材料工业发展的序幕,从此热防护材料一直是北玻人研究的课题。今年,也是北玻成立60周年,借此机会,学会特邀北玻教授级高工肖永栋先生,做《防热复合材料技术——北玻发展历程与创新研究》的报告。肖永栋教授重点介绍了北玻防热材料技术发展历程和研究进展。肖永栋高工谈到,1961年采用三段胶合加工方式,将玻璃钢/复合材料应用于我国首枚中进程导弹端头,开启了玻璃钢/复合材料在航空航天领域应用的先河。在以弹头防热应用为主线的同时,研制玻璃纤维布/酚醛层压板、高硅氧/酚醛层压板作为东风系列导弹、长征系列运载火箭的弹底防热板和鹰击系列海防导弹发动机热防护也是北玻人一直从事的研究工作,时至今日,两型防热材料仍在大部分型号上发挥重要作用。作为防热的拓展,近年来北玻与高校合作成功研制出两型兼具高阻燃、高电气绝缘性能和高力学性能的新型层压板,成功应用于我国大型运输机。在新结构喷管热防护材料研发方面,针对一些工作压强大、燃烧温度高、秒流量大、铝粉含量高等工况苛刻的发动机喷管,创新研制出一种独有的多层内联机织碳纤维耐烧蚀层,发明了计算机控制专用自动化织机。近年来,先后推出系列低密度防隔热材料,满足了长时间再入防护的要求。2018年9月北玻与高校联合研制的0.31g/cm3防隔热材料成功通过了飞行实验考核。在固体发动机壳体材料、高温透波热防护材料方面,北玻也有一些突破和创新。回顾北玻60年材料技术的发展,特别是热防护材料技术的发展,离不开国家需求的牵引。一代一代北玻人锲而不舍地努力,建立起了较为齐全的防热材料体系及其配套的工艺与检测手段,展望未来,材料工艺创新和原理创新将是防热材料技术发展方向。

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图10 冯鹏教授做《土木工程复合材料应用发展趋势——新型组合结构》的报告

随着社会经济的不断发展,科学技术水平的不断提高,土木工程也得到了很大程度的发展。在施工过程中,采用了更为先进的技术和材料,不但提高了工程质量,也使土木工程不断进行创新,开辟了一条新的发展之路。复合材料的广泛应用就是一个鲜明的实例。学会特邀清华大学冯鹏教授,做《土木工程复合材料应用发展趋势——新型组合结构》的报告。冯鹏教授重点介绍了复材约束混凝土芯柱(FCCC)、复材增强复材管(海水珊瑚骨料)混凝土柱、复材-混凝土组合梁/板、复材-金属组合柱、碳纤复材局部增强耐疲劳金属构件、复材增强圆竹结构6种新型组合结构。面对工程建设的需求,满足高性能、长寿命,更高、更大、更快、更美,以及海洋应用的复合材料、智能材料将是土木工程领域结构材料发展的必然趋势。

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图11 张玲教授做《无机增强体改性聚合物的结构设计及工程应用》的报告

材料的复合化是材料发展的必然趋势,已成为21世纪新材料技术发展最为重要的方向之一,聚合物复合材料应用广泛且市场需求发展迅速。学会特邀华东理工大学张玲教授做,《无机增强体改性聚合物的结构设计及工程应用》的报告。张玲教授重点讲述了其研究进展,包括界面增容优化微相结构、多相协同及界面相控制、成型新技术控制相结构、复合材料新体系及应用。对如何实现高粘熔体对纤维的良好浸渍,以及浸渍反应器结构设计及浸渍过程控制等实施难点和关键技术提出了研究思考和研究策略。

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图12 隋刚教授做《多尺度增强碳纤维复合材料的设计与制备》的报告

碳纤维复合材料虽然具有轻质量、高强度、抗疲劳、耐腐蚀、成型工艺性良好、成本低等特点,但是其脆性大、层间薄弱、横行力学性能较差,基于此,学会特邀北京化工大学隋刚教授,做《多尺度增强碳纤维复合材料的设计与制备》的报告。纳米材料具有引发集体屈服,改善界面结合,高刚性和高比表面积等性能,可有效提高碳纤维复合材料的韧性、界面性能和模量。隋刚教授重点介绍了碳纳米管/碳纤维多尺度增强环氧树脂复合材料的设计与制备,以及实验情况和性能分析,“液态碳纳米管增强体”的设计和应用。利用分子模拟技术,构件多官能度树脂分子与纳米粒子的多尺度的复合材料模型,通过计算树脂体系中与固化反应性、耐温性、力学性能、复合材料界面组合能相关的微观结构参数,建立树脂组成及其分子结构与宏观性能是关联性。

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图13 矫维成教授做《石墨烯增强树脂基复合材料的可控制备及其功能性研究》的报告

自2010年诺贝尔物理学奖颁发给了两位对石墨烯卓有研究的科学家后,“材料之王”石墨烯开始进入人们的视野,石墨烯与复合材料又将产生怎样的碰撞。学会特邀哈尔滨工业大学矫维成教授,做《石墨烯增强树脂基复合材料的可控制备及其功能性研究》的报告。矫维成教授简要介绍了石墨烯增强纳米复合材料研究概况后,重点介绍了高石墨烯含量复合材料准备技术、氧化石墨烯接枝碳纤维界面优化设计、石墨烯定向排列增强复合材料制备和结构/功能一体化复合材料的制备。矫维成教授表示,石墨烯纳米增强新型复合材料的成功研制,颠覆性地提高了现有复合材料的性能水平,为纳米增强复合材料技术研究开辟了新的途径,也为未来航空航天飞行器轻质化设计奠定了材料基础。纳米材料的协同作用,为复合材料注入新的活力,可望实现最优性能与最复杂几何结构的最优化布局,以达到最轻质和最多功能集成。

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图14 吴驰飞教授做《有机纤维增强PE复合材料的循环利用》的报告

根据测算,我国废旧衣物再生利用率不足10%,闲置、浪费的化学纤维和棉纤维一年用掉了半个大庆油田。这些废旧纺织品若得到回收利用,可减少8000多万吨的二氧化碳排放。另一方面,PET材料每年约有5000万吨的需求,但同时又面临近千万吨塑料原材料短缺的问题,为此,学会特邀华东理工大学吴驰飞教授,做《有机纤维增强PE复合材料的循环利用》的报告。吴驰飞教授重点介绍了,将混杂PET废弃物,如废旧纺织品、宝特瓶、吸塑片、卷筒膜,改造为再生塑料,采用低温固相加工和挤出工艺,制作成片材、厚板、建筑墙板、全塑地板、箱包板、潮汐苗床、以及带和管等产品,充分利用废旧塑料,通过科技创新引领转型升级,将废弃纤维改造为工程塑料。吴驰飞教授表示,该技术为全球首创,变废为宝,利国利民,前景广阔,计划5年内将建成年产100万吨的PET循环利用产业集群。

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图15 Andreas Horbach 先生做《低VOC及无苯乙烯树脂助力可持续发展》的报告

全球可持续发展战略要求实现资源的永续利用,企业要顺应时代可持续发展战略的要求,实现企业利益、消费者利益、社会利益及生态环境利益的协调统一就必须坚持绿色环保和清洁生产。为此,学会特邀AOC力联思欧洲技术服务部经理Andreas Horbach 先生,为大家做《低VOC及无苯乙烯树脂助力可持续发展》的报告。Andreas Horbach 先生重点讲述了苯乙烯欧洲与全球解决方案、苯乙烯挥发的等级、挥发模型、如何降低苯乙烯的挥发和不同温度下的测试结果,使用低苯乙烯挥发树脂的优点以及终端市场应用案例。Andreas Horbach 先生表示,通过美国、欧洲和中国对苯乙烯相关规定进行解读,发现中国的规定最为严格,可谓是健康危害实施行GHS标签的领跑者。AOC力联思在使用低苯乙烯树脂以及对复合材料性能的影响方面具有的独特技术,将助力复合材料实现清洁生产和持续发展。

本届学术交流会,除主会场11个报告外,还设立了优秀论文评选分会场和两个复合材料工艺与应用分会场。

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图16 优秀论文评选——评委和参赛选手合影

优秀论文评选活动,由《玻璃钢/复合材料》杂志发起,旨在锻炼和提升同学们的研究和表达能力。前期经过论文初选、初评,甄选出12篇优秀论文,邀请论文作者现场演讲,通过7位评委老师现场打分,评选出一等奖2名,分别是北京航空航天大学朱涵睿同学、北京化工大学张文卿同学,二等奖1名,国防科技大学祁一信同学,三等奖3名,分别是华东理工大学卢丹、武汉理工大学杨滔同学、哈尔滨工业大学陈振国同学。

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图17 复合材料工艺与应用(分会场一)

 

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图18 复合材料工艺与应用(分会场二)

复合材料工艺也应用分会场,共邀请了16位老师、企业技术人员和学生就缠绕成型工艺设备、RTM工艺、碳纤维复合材料热压工艺、高性能环氧树脂、复合材料结构多尺度设计与高效利用、碳纤维异型结构件模具设计及制备技术、以及复合材料在风电叶片、电力工程、海洋工程、汽车等领域的应用为主题进行了阐述和分享。

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图19 “华昌杯”第二届玻璃钢/复合材料创新大赛颁奖现场

会议同期举办了“华昌杯”第二届玻璃钢/复合材料创新大赛。采用玻璃钢拉挤型材,考查参赛选手整体结构和连接节点的设计,以达到在满足规定10mm挠度变形量限制的同时,设计出以最轻的结构承受最大载荷的桁架作品。经过激烈的比拼,北京玻钢院复合材料有限公司第三代表队脱颖而出,斩获桁架结构比赛一等奖。此外,北京玻钢院复合材料有限公司第一代表队和东南大学第一代表队获得桁架结构比赛二等奖。北京玻钢院复合材料有限公司第二代表队、南京工业大学代表队、东南大学第二代表队、郑州大学代表队、华东理工大学第一代表队5支代表队获得桁架结构比赛三等奖。

一天半的学会交流会,38个专题报告,涵盖了原材料、生产技术和工艺,未来发展方向,可谓是一次思想交流和观点碰撞的盛会。创新大赛和论文评选,为行业“未来之星”提供了展示自我的舞台。

本届学术交流会由中国硅酸盐学会玻璃钢分会主办,北京玻璃钢研究设计院承办,华东理工大学、上海玻璃钢研究院有限公司、中国玻璃纤维与复合材料产业发展联盟、《玻璃钢/复合材料》杂志社协办,并得到了华东理工大学华昌聚合物有限公司、河南四通精密模具有限公司和岛津企业管理(中国)有限公司的大力支持。