先进高分子复合材料多级结构精准构筑及制备研究
超分子材料——发展新型材料的突破口
超分⼦材料——发展新型材料的突破⼝超分⼦组装是⾃下⽽上创造新物质和产⽣新功能的重要⼿段。
利⽤该⽅法可以构筑多级组装结构，获得动态、多功能及⾼性能的超分⼦材料。
超分⼦材料中分⼦间的可逆弱相互作⽤为组装体的结构形态与功能调控提供了可能，从⽽赋予材料以刺激响应性以及⾃修复等优异性能。
在分⼦化学研究中，⼈们在不断深化对经典化学键认识的同时，也更多地认识到了分⼦间相互作⽤的重要性。
到了20世纪70年代，法国的J. M. Lehn教授提出超分⼦化学的概念，并因此在1987年与其他两位美国学者⼀起荣获诺贝尔化学奖，将超分⼦化学、分⼦识别和主客体化学推向科学发展的前沿，从此开启了⼈类利⽤超分⼦化学认识世界的新层⾯。
到了今天，超分⼦相互作⽤不仅被各个领域的科学家⼴泛接受，⽽且被⽤于获得⼤量⽤传统⽅法难以获得的新材料。
吉林⼤学的研究集体在国际合作中，在德国科学院院⼠H.Ringsdorf教授（德国Mainz⼤学）和法国科学院院⼠J. M. Lehn教授（法国Strasbourg⼤学）等的引领下，于20世纪80年代末进⼊超分⼦化学研究领域。
为了推动超分⼦研究在国内的开展，吉林⼤学沈家骢教授和张希教授与两位国际先驱者于90年代共同组织了包括“超分⼦体系⾹⼭科学会议”在内的⼀系列超分⼦化学⽅⾯的国际会议，以超分⼦体系（supramolecular system）为中⼼课题，不仅提⾼了对超分⼦发展的认识，也在国内培养了⼀批研究⾻⼲，有效地推动了国内相关研究的快速发展。
吉林⼤学的超分⼦体系研究以层层组装复合膜与纳⽶微粒为起点，以能源材料（发光）为重点，聚焦在超分⼦结构构筑与功能导向的超分⼦材料，并以发现新结构作基础、功能扩展和材料导向为⽬标。
研究集体依托“超分⼦结构与材料教育部重点实验室”开展⼯作，并于2010年正式升格为国家重点实验室。
实验室围绕超分⼦材料的核⼼⽬标，从基础做起，开展系统研究。
⽬前已经发展和建⽴了若⼲个超分⼦材料体系，如超分⼦光电材料体系、以⾦属-离⼦簇为基元的⽆机-有机杂化体系、微粒复合材料体系、精准组装动态材料体系，以及蛋⽩质组装体系等，这些都将在本书逐章加以介绍。
先进复合材料制造技术
复合材料先进制造技术发展与应用
提纲
复合材料制造工艺的特点 复合材料制造技术发展趋势 自动化制造技术 液体成型技术 整体成型技术 数字化成型技术 非热压罐固化技术
复合材料制造工艺的特点
复合材料制造工艺的特点
原材料与 模具准备
成形固化
无损检测 机加与装配
复合材料结构制造基本流程
复合材料制造技术发展趋势
自动化 制造技术
实现大型构件制造的必要前提 原材料生产与制件生产一体化
液体成型技术
大面积整体 成型技术
数字化 制造技术
非热压罐 成型技术
最重要的低成本工艺方法 降低重量、减少装配量的途径 有效控制制造质量的关键技术 减少设备投资和能耗
提高生产率 保证高质量 实现低成本 增强可靠性
成型 后固化
预浸料下料 脱模
铺叠毛坯
抽真空 预吸胶 (组装)
预压实
固化
无损检测 测厚
切边打磨
称重
复合材料构件制造工艺流程
自动化制造技术-热压罐工艺特点
包括预浸料剪裁（下料）、铺叠、
Bag & Cure (13%)
Tool Prep (12%)
预压实三个环节
Trim
(6%)
劳动强度大，耗时长，成本高
独立送纱 独立切断
任意外形
自动化制造技术-自动铺放
自动化制造技术-自动铺带
自动铺带技术ATL(Automated Tape – Laying)
Cincinnati Machine与Cytec于60年代中期开始研制自动铺带机 用于人工铺叠难以实现的大型结构件铺层 大幅度节省时间、劳力，速度较手工提高10倍 节省原材料，废品率仅3-5% (手工25-30%) 尺寸越大效率越高，尤其当零件尺寸大于手工临界尺寸5m×2.5m
复合材料的最新研究进展
复合材料的最新研究进展季益萍1, 杨云辉21天津工业大学先进纺织复合材料天津市重点实验室2天津工业大学计算机技术与自动化学院, （300160）thymeping@摘要：本文主要介绍了当前复合材料的最新发展情况，主要集中在复合材料的增强纤维、加工技术、智能材料和非破坏性检测技术等方面。
希望能抛砖引玉，激发研究人员更有价值的创意。
关键词：复合材料，最新进展1. 引言人类社会正面临着诸多的问题和需求，如矿物能源、资源的枯竭、环境问题、信息技术以及生活质量等，这推动了复合材料的发展，也促进了各种高新技术的发展。
但目前人们已不仅仅局限于新材料的创造、发现和应用上，科学研究已进入一个各种材料综合使用的新阶段，即向着按预定的性能或功能设计新材料的方向发展。
并且，在复合材料性能取得飞速发展的同时，其应用领域不断拓宽，性能持续优化，加工工艺不断改善，成本不断降低。
复合材料的独特之处在于其可提供单一材料难以拥有的性能，其最大的优势是赋予材料可剪切性，从而优化设计每个特定技术要求的产品，最大限度地保证产品的可靠性、减轻重量和降低成本。
近年以来，复合材料在加工领域中取得了一系列重要的进展，由于计算机辅助设计工具的介入和先进加工技术的开发，使复合材料的市场竞争力有了很大的提高，应用领域不断扩大，除用于结构复合材料外，还大量的进入了功能材料市场。
我们观察到，复合材料的发展趋势是[1]：（1）进一步提高结构型先进复合材料的性能；（2）深入了解和控制复合材料的界面问题；（3）建立健全复合材料的复合材料力学；（4）复合材料结构设计的智能化；（5）加强功能复合材料的研究。
近年来，复合材料在增强纤维、加工技术、智能材料和非破坏性检测技术等方面研究较多，并且不断有新的市场应用，能够代表复合材料的最新发展方向。
2. 增强纤维环保化[2]目前，增强纤维的发展趋势主要是强度、模量和断裂伸长的提高。
但随着全球环保意识的风行，复合材料产品也逐渐受到环保方面要求的压力，尤其欧洲地区已有相关规定，热固性复材产品由于无法回收再利用而不易销往欧洲。
静电纺丝制备多级结构微纳米纤维及其应用研究
静电纺丝制备多级结构微纳米纤维及其应用研究赵勇，北京航空航天大学化学与环境学院摘要：静电纺丝技术是一种简单、通用、灵活的制备具有复杂结构与组成的微纳米纤维材料的有效的方法。
本文首先介绍了静电纺丝领域近年来的发展和存在的一些问题，然后介绍了本课题组近年来的一些相关工作。
主要包括利用静电纺丝技术可控制备一维多级结构微纳米纤维材料，并利用材料本身的化学性质和结构特性开发其在特殊浸润性、吸附分离、储能、催化等方面的应用。
最后，对该领域进行了展望。
1．前言自然界众多生物纤维材料都具有复杂的多级微纳米结构，这些微纳结构不仅呈现了丰富多彩的几何构型，更重要的是它们所表现出的许多独特的生物功能。
例如，蜘蛛丝为何高强黏弹？北极熊等耐寒动物的毛发为何保暖性能优异？随着科学技术的发展，这些谜底已经被渐渐解开：材料的微观结构与其宏观性质存在着至关重要的关系。
道法自然，从自然界中获得灵感，是科研工作者制备新型功能材料的最有效途径之一[1]。
静电纺丝法是一种自上而下的微纳米纤维材料加工方法，与传统超细纤维制备方法相比，静电纺丝技术具有明显的简易性、易操作性和普适性，它适用于广泛的高分子材料体系，可以制备出各种形貌结构的纤维。
经过近二十年的深入研究，静电纺丝技术已经从最初的几种简单聚合物溶液和熔体纺丝扩展到不同的高分子体系至聚合物/无机材料复合体系，在结构上也从最初的简单的柱状实心结构发展到复杂的表面或内部多级结构[2-4]。
目前，许多聚合物都可以通过电纺得到超长的微米至纳米级的纤维，而有机小分子或无机材料也可以通过与适当聚合物的掺杂从而得到杂化材料的复合纳米纤维。
这种方法简单快速，一步既可得到大面积的纳米纤维，是一种十分经济有效的一维纳米材料制备的新方法。
电纺法与溶胶－凝胶法或煅烧、原位反应等后处理技术结合，还可以用于制备无机氧化物纤维、金属纤维等等。
国内科研工作者在该领域作出了大量工作，吉林大学王策小组在制备无机/聚合物功能纤维材料方面做了许多杰出的工作[5-7]。
气凝胶在高分子复合材料制备中的应用分析
气凝胶在高分子复合材料制备中的应用分析【摘要】气凝胶是一种具有超低密度和高比表面积的材料，在高分子复合材料制备中发挥着重要作用。
本文通过分析气凝胶与高分子复合材料的特性，探讨了气凝胶在高分子复合材料中的加工方法和性能改善机制。
结合实际案例，展示了气凝胶在高分子复合材料中的应用价值和潜力。
对气凝胶在高分子复合材料制备中的发展趋势进行了展望，指出其在未来的前景及研究方向。
通过本文的研究，可以更好地了解气凝胶在高分子复合材料中的应用情况，并为相关领域的研究和开发提供参考和借鉴。
【关键词】气凝胶，高分子复合材料，制备，特性，加工方法，性能改善，应用案例，发展趋势，应用前景，总结与展望，未来研究方向1. 引言1.1 研究背景目前，关于气凝胶在高分子复合材料中的应用还处于起步阶段，有待进一步探讨其优化制备方法、性能改善与应用拓展。
开展本研究旨在分析气凝胶在高分子复合材料制备中的应用现状及未来发展趋势，为该领域的研究提供理论基础和实践参考。
1.2 研究目的研究目的是探讨气凝胶在高分子复合材料制备中的应用情况，分析气凝胶与高分子复合材料的特性相互作用，探讨气凝胶在高分子复合材料中的加工方法和性能改善机制。
通过研究，可以为高分子复合材料的性能提升提供新思路和方法，促进相关产业的发展。
也可以为气凝胶在高分子复合材料中的应用案例和发展趋势提供理论支撑，为未来的研究和开发工作提供指导。
通过深入研究气凝胶在高分子复合材料中的应用，也可以为环境保护和资源利用提供新途径，促进社会可持续发展。
本研究旨在全面探讨气凝胶在高分子复合材料制备中的应用方法和机制，为相关产业的发展和高分子复合材料性能改善提供理论基础和实践指导。
1.3 研究意义气凝胶的低密度和高比表面积可以有效改善高分子复合材料的力学性能和热性能，提高材料的强度和刚度，降低其密度，增加耐热性和隔热性能。
气凝胶还具有良好的化学稳定性和生物相容性，可以增强高分子复合材料的耐腐蚀性能和生物相容性，拓展材料的应用领域和市场前景。
先进结构与复合材料重点专项2023指南
先进结构与复合材料重点专项2023指南先进结构与复合材料重点专项2023指南一、项目背景为了推动中国先进结构与复合材料领域的发展，加强该领域的科学研究和技术创新，提升我国的综合国力和产业竞争力，特开展先进结构与复合材料重点专项。
该专项旨在支持具有前瞻性和战略性的先进结构与复合材料科技项目，促进关键技术的创新和应用，加速我国在该领域的突破和领先地位的巩固。
二、专项目标1. 推动先进结构与复合材料领域核心技术的突破，提升我国在该领域的科技水平和自主创新能力；2. 支持关键技术的研发与应用，培育和壮大先进结构与复合材料产业；3. 加强与相关领域的合作与交流，推动产学研深度融合，促进经济社会可持续发展。
三、项目范围1. 先进结构材料的研究与创新；2. 复合材料的设计与制备；3. 先进结构与复合材料的性能测试与评估；4. 先进结构与复合材料的应用与转化等领域。
四、申报条件1. 申报单位应为在中国境内注册的独立法人或事业单位，具备良好的科研基础和研发实力；2. 申报项目应具备前瞻性和创新性，具有明确的研究目标和技术路线；3. 申报单位应具备相关研发条件和设备，有能力承担项目研发任务。
五、申报程序1. 申报单位需按照指定格式填写申报书，并提供相关附件材料；2. 申报书需具备科研合理性、技术可行性和经济合理性，详细说明研究内容、目标和计划；3. 申报材料需经过内审和初审后，符合条件的项目将进行立项评审。
六、资金支持1. 子课题资助金额根据具体项目的科研任务和需求确定；2. 资金支持主要用于人员费用、材料采购、设备购置、测试与评估等项目支出；3. 资金拨付按照项目进展和经费使用情况进行，实行差额拨付原则。
七、项目管理1. 项目执行期限一般为3至5年，具体根据项目研发任务的复杂程度和实施进度确定；2. 项目执行过程中需要按照规定的管理要求和流程进行，提供定期研究报告和进展汇报；3. 专项的管理机构将组织专家组进行项目评估和验收，对成果进行评价和奖励。
2018年度华南理工大学中央高校基本科研业务费项目(自然科
于华洋 温拌再生沥青混溶阶段多组分重构机理研究
土木与交通学院
余晋刚 多模态植物图像分析与理解方法及应用
自动化科学与工程学院
岳凤霞 木质素优先的碱法清洁分离机制
张勃兴 由反应诱导相分离方法构筑具有三维连通和多级孔结构的碳化硅块 体
张丽 Sam68蛋白不对称性二甲基精氨酸修饰介导PRMT1活化p65参与糖尿病 肾病足细胞损伤的研究
电子与信息学院
全宇晖 非特定流形结构化数据的字典学习关键技术研究 沈松 肿瘤酸度响应性“集束化”纳米载体递送
PD-1/PD-L1抗体用于肿瘤免疫治疗的研究 唐浩 水溶性荧光柱[5]芳烃体系的动力学表征
计算机科学与工程学院 医学院
化学与化工学院
唐雯 酶响应的壳聚糖水凝胶用于原位按需药物释放
华南软物质科学与技术高等研究院
电子与信息学院
陈燕 基于氧化物异质结构的高性能非贵金属低温燃料电池电极研发 陈转鹏 长链非编码RNA00152在结直肠癌侵袭转移中的作用及其分子机制研
究 单嘉杰 SPNS2对视网膜早期发育异常的作用及其机制研究
环境与能源学院 附属第二医院 医学院
邓伟胤 三维声子晶体中声波的谷拓扑效应研究
物理与光电学院
申请人
项目名称
所属单位
肖大威 传统村落及其民居的理论创新和保护关键技术应用
建筑学院
杨晓泉 纳微结构单元界面组装食品结构及其功能特性的研究
食品科学与工程学院
杨中民 玻璃光纤与器件关键技术研究
物理与光电学院
姚小虎 强动载复杂应力下金属玻璃韧脆转变行为及多尺度协同强韧化机理
土木与交通学院
余皓 新型碳基催化材料的构建、应用及机理
刘美林 面向储能应用的可逆中低温固体氧化物电池电极研究
新型微观结构复合材料及其增材制造技术工程
新型微观结构复合材料及其增材制造技术工程背景介绍：微观结构复合材料是由两种或多种不同材料在微米尺度上结合而成的新一代复合材料。
它具有独特的物理和化学性质，可以应用于多种领域，包括航空航天、汽车制造、医疗器械等。
目前，随着3D打印技术的发展，增材制造技术成为实现新型微观结构复合材料制造的有效途径。
1.多种材料整合：不同材料微观结构的组合能够实现更多样化、多功能的性能。
2.抗磨损和抗腐蚀能力：微观结构的特殊形状和材料组合能够提供更好的抗磨损和抗腐蚀性能。
3.轻量化和高强度：微观结构复合材料具有很高的强度和轻量化的特点，可以降低产品的重量，提高效率和可靠性。
增材制造技术在微观结构复合材料制备中的应用：1.3D打印技术：通过在微米尺度上逐层添加材料，实现复杂微观结构的制造，包括蜂窝状、网格状等结构，可用于制造轻量化零件。
2.激光熔化沉积技术：通过高能激光束熔化金属或陶瓷粉末，逐层堆积制造微观结构复合材料。
3.电子束熔化技术：利用电子束对金属粉末进行加热和熔化，实现复合材料的制造。
4.真空冶金技术：通过在真空条件下将不同材料的微米颗粒进行堆积，形成微观结构复合材料。
1.航空航天领域：通过增材制造技术制造轻量化的航空部件，如飞机结构零件、航天器部件等，提高载荷能力和燃油效率。
2.汽车制造领域：利用增材制造技术制造轻量化的汽车部件，提高汽车的燃油经济性和安全性。
3.医疗器械领域：利用增材制造技术制造个性化的医疗器械，如假肢、矫形器材等，提高患者的生活质量。
4.能源领域：通过增材制造技术制造高效能源部件，如太阳能电池板、燃料电池等，提高能源利用效率。
总结：。
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一、引言
高分子复合材料是一种具有多种功能的材料，具有广泛的应用前景。
近年来，随着科学技术的发展，人们对高分子复合材料的研究日益深入，其中多级结构精准构筑及制备研究成为研究领域中的热点之一。
二、高分子复合材料的特点
1. 多功能性：高分子复合材料可以具有多种功能，例如力学性能、耐候性能、耐磨性能等。
2. 结构多样性：高分子复合材料的结构可以多样化，可以通过不同的组分和结构设计来实现多种功能。
三、多级结构精准构筑的意义
1. 提高材料性能：通过多级结构精准构筑可以使材料的性能在不同层次上得到提高。
2. 拓展应用领域：多级结构可以使材料具有更广泛的应用领域，实现多种功能的融合。
四、多级结构精准构筑的研究现状
1. 研究方法：目前多级结构精准构筑的方法主要包括晶体工程、纳米技术、界面工程等。
2. 研究领域：多级结构精准构筑的研究已涉及到力学、电子、光学等多个领域。
五、高分子复合材料多级结构精准构筑的制备技术
1. 材料选择：选择适合多级结构构筑的高分子复合材料。
2. 构筑方法：采用不同的构筑方法，如模板法、自组装方法等。
六、案例分析
以某高分子复合材料为例，分析其多级结构精准构筑的方法和制备过程，以及其在特定应用领域中的表现。
七、结论
随着科学技术的不断提升，高分子复合材料多级结构精准构筑及制备
研究将会有更广阔的发展前景。
多级结构精准构筑也为高分子复合材
料的应用提供了更多可能性。
高分子复合材料是一种结构复杂、性能
多样的新型材料，具有广泛的应用前景。
它的制备需要经过多级结构
精准构筑，而这一过程涉及到材料选择、构筑方法等多个方面。
本文
将着重对高分子复合材料多级结构精准构筑的制备技术进行深入探讨，以及对当前研究现状和发展方向进行分析。
高分子复合材料的多级结构精准构筑是指通过设计和加工控制，使材
料在多个尺度上形成细致的结构，从而实现多样化的功能。
这种精准
构筑的意义在于不仅能够提高材料的力学性能、氧化稳定性和耐磨性
等基本性能，还可以为材料赋予特定的电子、光学和生物性能，拓展
其应用领域。
多级结构精准构筑成为了高分子复合材料研究领域的热
点之一。
在多级结构精准构筑的研究现状方面，目前的研究方法主要包括晶体
工程、纳米技术和界面工程等。
晶体工程可以通过控制高分子结晶结
构实现多级结构的构筑，而纳米技术可以通过纳米材料的引入实现多
级结构的构筑。
界面工程则重点关注多相界面的控制和调控，从而实
现多级结构的构筑。
在研究领域上，多级结构精准构筑的研究已经涉
及到了力学、电子、光学以及生物医药等多个领域，为高分子复合材
料的应用提供了更多的可能性。
在高分子复合材料多级结构精准构筑的制备技术方面，首先需要选择
适合于多级结构构筑的高分子复合材料。
这要求材料具有足够的可塑
性和变形能力，以及与其他相配合良好的特性。
构筑方法是非常关键的。
目前常用的构筑方法有模板法、自组装方法、微纳米加工技术等。
模板法是利用模板的空隙结构来控制高分子复合材料的结构形态；自
组装方法则是通过分子自组装的原理来构筑多级结构；而微纳米加工
技术则是通过微纳米加工设备来实现多级结构的构筑。
以上这些方法
都有其独特的优点和适用范围，在实际制备过程中需要根据具体的材
料和要求进行选择和优化。
在实际案例分析中，可以以某一种特定的高分子复合材料为例，详细
分析其多级结构精准构筑的方法和制备过程。
可以选取一种在电子领
域应用广泛的有机太阳能电池材料，对其多级结构精准构筑进行具体
分析。
通过优化材料选择和构筑方法，可以使其在光学性能和电荷传
输性能上得到提高，从而在有机太阳能电池领域具有更好的表现。
高分子复合材料的多级结构精准构筑是一个复杂而又具有挑战性的工作。
随着科学技术的不断发展，对其制备技术和研究方法的深入研究
将会为其应用提供更多的可能性，同时也将为材料领域的发展带来新
的机遇和挑战。
希望未来能够有更多的学者和工程师投入到这一领域
的研究中，共同推动高分子复合材料多级结构精准构筑的发展和应用。