当前,新一轮科技革命和产业变革深入发展。科学研究向极宏观拓展、向极微观深入、向极端条件迈进、向极综合交叉发力,不断突破人类认知边界。
热固性树脂因其卓越的力学性能及热化学稳定性,广泛应用于航空航天、大型风电、高端芯片等国家战略性产业。例如,空客A350与波音787等先进机型中,树脂基复合材料的用量已超过整机重量的50%。然而,其永久性共价交联结构带来了加工成型、连接修复和回收再制造等国际难题。相比之下,热塑性树脂具备可重复加工与回收再利用的优势,但其力学性能往往难以满足高端应用需求。
动态共价交联高分子(类玻璃高分子,Vitrimer)被誉为第三类高分子,其兼具了热固性树脂的优异力学性能和热塑性树脂的可再加工性,有望解决高分子及其复合材料的加工成型、连接修复和回收再制造等国际难题。自2011年问世以来,Vitrimer发展迅速,受到国内外学术界和工业界的高度关注,掀起了全球范围的技术革新浪潮。当前,我国与欧美国家纷纷加大研发投入,积极推动该材料在航天、航空、能源、电子等战略性关键领域的应用,展现出前所未有的创新潜力与发展前景。
本团队十余年来围绕动态共价交联高分子的力学行为及其应用研究,面向国际科技前沿和国家重大需求,开发了树脂及复合材料内禀连接方法、回收再制造技术及新材料3D打印技术等,近年来又将可重塑、可修复和可回收的3R特性用于复合材料飞机壁板结构件制造等领域,实现了新型树脂基复合材料大尺寸结构件的变革性形性制造,在复杂结构组装赋形、多场刺激响应形状变形、复合材料仿生强韧化、树脂及纤维绿色全回收等方面取得了突破。
后续研究主要涵盖:
(1)高分子及复合材料力学(变形、损伤、断裂、疲劳等);
(2)材料-结构-功能一体化设计与应用;
(3)高分子及复合材料加工制造技术,包括智能材料3D打印;
(4)数据驱动与智能力学(AI+)。




