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发帖数: 6858 | 1 工程院院士陈祥宝：中国复合材料研究的领航人2012年11月21日 09:42
来源：中国航空报
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陈祥宝，材料科学家、复合材料专家，中国工程院院士。1978~1984年就读于北京航空
航天大学材料科学与工程学院，获学士和硕士学位，1991年毕业于比利时鲁汶大学，获
工学博士学位。2011年当选为中国工程院院士。现任中航工业北京航空材料研究院研究
员、博士生导师、副院长、总装先进材料技术专业组副组长，兼任先进复合材料国防科
技重点实验室主任。
陈祥宝长期从事先进树脂基结构复合材料和结构/功能一体化复合材料研究工作，带领
团队研制了耐高温高韧性复合材料、低温固化高性能复合材料和结构功能一体化复合材
料，发展了复合材料制造过程模拟优化和自动铺放技术，提升了树脂基复合材料性能、
功能和制造技术水平，并得到大量应用，为我国树脂基复合材料的发展和应用作出了重
要贡献。
低温固化，推进复合材料制造低成本
先进树脂基复合材料的高成本是制约其大规模应用的重要因素。复合材料60%-70%的成
本来自制造过程，包括能耗、模具和辅助材料成本，这三者同时被什么因素影响呢？答
案是：复合材料的固化温度！固化温度越高，能耗就越高、模具和辅助材料的成本就越
高，如果把复合材料的固化温度降低到80℃以下，复合材料的制造成本就会大大降低。
陈祥宝及其团队抓住低温固化这个降低制造成本的关键，但说时容易做时难，当把环氧
树脂降低到80℃以下低温固化，随即带来的问题是如何使低温固化的复合材料预浸料在
室温下有足够长的保存时间。
面对这样一些问题，陈祥宝带领团队历时5年多，合成了新型潜伏性固化剂，这种固化
剂在室温下跟环氧树脂反应非常缓慢，但在60℃-80℃时能够迅速和环氧树脂发生化学
反应；通过控制固化剂在环氧树脂的溶解性和形态，将固化剂做成了在室温状态下不溶
于环氧树脂的颗粒，当升温到60℃的时候，固化剂颗粒就会融化，扩大了反应面积，使
得复合材料迅速固化。
低温固化高性能复合材料的成功研制，解决了复合材料成本过高的问题，而且还具有与
常用中温、高温固化复合材料一样的高性能，极大地促进了高性能复合材料应用领域的
扩大。目前低温固化高性能复合材料已经在预警机、无人机和直升机构件获得应用。该
项目获得了国家技术发明二等奖。
模拟优化，引领复合材料研究新时代
传统的材料学是一门实验学科，要制造出理想的复合材料，也需要一次次去反复实验，
才能优化材料的制造工艺，会耗费大量的人力、财力、物力，材料研制周期长、成本高。
如何提高复合材料研究过程的效率呢？陈祥宝带领科研团队首先系统研究了树脂基复合
材料制造过程的热化学、热物理规律，然后摒弃从物理本质去模拟的传统思路，而是化
繁为简，利用反应热和温度这两个核心要素来表征实际的固化反应，采用制造过程固化
动力学方程和温度场分布模型。之后，陈祥宝带领团队又建立了树脂流动浸润模型，发
展了固化变形控制和制造过程工艺优化技术，形成了结构完整、实用的“先进树脂基复
合材料制造模拟与优化系统”，该系统具有树脂基复合材料制造过程树脂固化和流动模
拟、制造成本和固化变形预测、制造过程工艺参数优化等多种功能。
该系统的成功研制，缩短了复合材料的研制周期，提高了研制水平，同时也间接降低了
复合材料的制造成本。例如，某种复合材料的固化时间之前被认为是12小时，但通过该
系统工艺优化后，发现只需经过6小时固化，就能达到之前12小时固化后的性能，明显
提高了复合材料的固化效率。
“先进树脂基复合材料制造模拟与优化技术”目前已在复合材料研制过程中大量应用。
该技术最终获得了国家科技进步二等奖。一位著名的复合材料专家这样评价道：这项成
果“将树脂基复合材料制造工艺从实验研究推进到实验研究和数值模拟相结合的新时期
”。
除此之外，陈祥宝和他的团队持续开展了复合材料增韧技术研究，发展了复合材料树脂
基体分子结构改性、高性能热塑性树脂本体增韧及“层间协同增韧”技术，建立了高韧
性复合材料技术体系，成功研制了高韧性和 RTM 环氧复合材料及高韧性双马复合材料
；开展了国产碳纤维增强高性能复合材料应用技术研究，牵引和促进了国产碳纤维 CCF
—300实现稳定生产和工程应用；主持了复合材料自动铺带技术研究，建立了复合材料
预浸带技术标准和自动铺带工艺规范，明显提高了制造效率，提升了复合材料构件自动
化制造技术水平。 |
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