建設(shè)紡織科學(xué)與工程一流學(xué)科突破紡織結(jié)構(gòu)復(fù)材關(guān)鍵技術(shù)
——走進(jìn)先進(jìn)紡織復(fù)合材料教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

[編者按]天津工業(yè)大學(xué)先進(jìn)紡織復(fù)合材料教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室是我國(guó)紡織科學(xué)與工程研究領(lǐng)域的教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室主要依托國(guó)家“雙一流”建設(shè)現(xiàn)代紡織學(xué)科群，同時(shí)依托紡織科學(xué)與工程和材料科學(xué)與工程2個(gè)一級(jí)學(xué)科博士點(diǎn)，以天津工業(yè)大學(xué)復(fù)合材料研究所為主體，以紡織科學(xué)與工程學(xué)院和材料科學(xué)與工程學(xué)院為支撐。實(shí)驗(yàn)室在三維紡織結(jié)構(gòu)材料及其復(fù)合材料、產(chǎn)業(yè)用紡織品及其復(fù)合材料和非織造材料及其復(fù)合材料等方向開展應(yīng)用基礎(chǔ)理論與應(yīng)用技術(shù)方面的研究工作。近幾年，實(shí)驗(yàn)室在先進(jìn)紡織復(fù)合材料和新型紡織材料等方面在國(guó)內(nèi)外具有了明顯的優(yōu)勢(shì)和特色。

實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與研究方向

天津工業(yè)大學(xué)先進(jìn)紡織復(fù)合材料教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室由國(guó)家教育部2005年8月批準(zhǔn)組建，并于2005年9月17日通過教育部委托天津市教育委員會(huì)組織的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)計(jì)劃任務(wù)書的論證。先進(jìn)紡織復(fù)合材料教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究領(lǐng)域所屬的學(xué)科為紡織科學(xué)與工程，研究類別是應(yīng)用基礎(chǔ)研究。實(shí)驗(yàn)室依托天津工業(yè)大學(xué)紡織科學(xué)與工程和材料科學(xué)與工程2個(gè)一流學(xué)科而建設(shè)，結(jié)合自身先進(jìn)紡織復(fù)合材料技術(shù)及裝備的自主創(chuàng)新能力，形成了多團(tuán)隊(duì)、多方向的發(fā)展模式，在復(fù)雜結(jié)構(gòu)立體紡織制備技術(shù)、功能化紡織復(fù)合材料、高性能非織造材料方向均衡發(fā)展，且特色鮮明。對(duì)國(guó)家戰(zhàn)略需求材料的研發(fā)，以及推動(dòng)本行業(yè)技術(shù)的攻關(guān)，積累了重要的理論與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)室緊密圍繞國(guó)家重大戰(zhàn)略需求，創(chuàng)新紡織科技，服務(wù)航空航天，以新型三維紡織結(jié)構(gòu)材料及其復(fù)合材料、特種紡織材料及其復(fù)合材料、高性能非織造材料及其復(fù)合材料為主要研究方向，開展基礎(chǔ)理論研究與關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)。在不斷深入研究紡織復(fù)合材料科學(xué)與技術(shù)理論的同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室進(jìn)一步注重與其他學(xué)科的交叉和滲透，拓展研究領(lǐng)域。與此同時(shí)實(shí)驗(yàn)室致力于科研成果的轉(zhuǎn)化和推廣，成為全國(guó)先進(jìn)紡織復(fù)合材料以及新型紡織材料等領(lǐng)域進(jìn)行原創(chuàng)研究、技術(shù)創(chuàng)新和成果轉(zhuǎn)化的重要基地，能夠更好地服務(wù)于國(guó)防科技和濱海經(jīng)濟(jì)建設(shè)。

結(jié)合實(shí)驗(yàn)室定位，確定了三大主要研究方向：（1）三維紡織結(jié)構(gòu)材料及其復(fù)合材料，研究?jī)?nèi)容包括三維紡織復(fù)合材料多尺度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能優(yōu)化、三維紡織纖維集合體制備及過程理論、高性能樹脂和RTM工藝過程理論、復(fù)合材料界面處理和增強(qiáng)增韌；（2）產(chǎn)業(yè)用紡織品及其復(fù)合材料，研究?jī)?nèi)容包括纖維界面理論與處理、特種用途紡織復(fù)合材料的設(shè)計(jì)與制備、功能紡織材料及制品、纖維材料數(shù)字化可控加工技術(shù)；（3）非織造材料及其復(fù)合材料，研究?jī)?nèi)容包括新型有機(jī)無機(jī)復(fù)合纖維、纖維集合體結(jié)構(gòu)控制技術(shù)及理論、非織造復(fù)合材料成型理論及結(jié)構(gòu)表征。

實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用基礎(chǔ)理論研究包括三維紡織預(yù)制體及其復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與數(shù)值仿真、三維紡織結(jié)構(gòu)電磁超復(fù)合材料、高性能纖維可織性等研究。

應(yīng)用技術(shù)研究包括全尺寸復(fù)合材料搖臂關(guān)鍵技術(shù)、全自動(dòng)針刺機(jī)器人技術(shù)、高性能纖維天線罩縫合技術(shù)。

航空航天與國(guó)防工業(yè)工程應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)室以三維異型整體編織為優(yōu)勢(shì)，重點(diǎn)解決先進(jìn)紡織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料近凈成型的核心科學(xué)問題和關(guān)鍵技術(shù)問題，自主研發(fā)多維編織自動(dòng)化裝備，打破了發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)封鎖，提升了行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力與國(guó)家自主創(chuàng)新能力，系列科研成果已廣泛應(yīng)用于型號(hào)裝備的關(guān)鍵部件，如“嫦娥”探測(cè)器、“神舟”飛船、巡航導(dǎo)彈、高超音速飛行器、飛行員智能頭盔、艦載機(jī)等，完成了國(guó)家航空航天多項(xiàng)重點(diǎn)型號(hào)裝備關(guān)鍵材料的配套科研和定型生產(chǎn)，取得了顯著的社會(huì)效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效益。

目前重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室正在承擔(dān)國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、軍科委基礎(chǔ)加強(qiáng)重點(diǎn)項(xiàng)目、軍品配套科研、國(guó)家自然基金、天津市科技支撐和天津市重點(diǎn)項(xiàng)目以及航空航天部門委托項(xiàng)目等科研任務(wù)共計(jì)百余項(xiàng)，研究成果已成功應(yīng)用于我國(guó)航空航天重點(diǎn)型號(hào)的研制。

（1）實(shí)驗(yàn)室研制的碳/環(huán)氧編織復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)支架，突破多向結(jié)構(gòu)整體編織技術(shù)，替代鈦合金支架，減重達(dá)40%，基頻提高3～5倍，成功應(yīng)用于我國(guó)“嫦娥”探測(cè)器。

（2）實(shí)驗(yàn)室研制的返回艙發(fā)動(dòng)機(jī)保護(hù)艙蓋增強(qiáng)織物，成功用于我國(guó)“神舟”飛船，顯著提高了材料的抗燒蝕性能，同時(shí)結(jié)構(gòu)減重35%。

（3）實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了碳纖維織物與芳綸纖維緯編雙軸向織物混雜夾層復(fù)合材料，研制的輕質(zhì)高強(qiáng)復(fù)合材料殼體，厚度1.2mm，結(jié)構(gòu)減重40%，抗彎剛度提高20%，成功應(yīng)用于我國(guó)新一代戰(zhàn)斗機(jī)的飛行員個(gè)體防護(hù)。

（4）實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了多結(jié)構(gòu)耦合編織技術(shù)，成功研制了發(fā)動(dòng)機(jī)外掛連接支架等復(fù)雜形狀承力結(jié)構(gòu)部件，并應(yīng)用于我國(guó)某型號(hào)武器裝備的研制。

（5）實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了多層多向編織技術(shù)，研制了超高溫碳/碳防熱結(jié)構(gòu)增強(qiáng)材料，結(jié)構(gòu)抗扭性能提高1倍，已成功應(yīng)用于我國(guó)某型號(hào)飛行器關(guān)鍵部件的研制。

（6）實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了回轉(zhuǎn)體臥式立體機(jī)織技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了陶瓷纖維織物的一體化編織，已成功應(yīng)用于我國(guó)某型號(hào)導(dǎo)彈關(guān)鍵部件的研制。

（7）實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了高性能纖維縫合技術(shù)，研制了功能梯度材料，成功應(yīng)用于寬頻耐高溫透波結(jié)構(gòu)研制。

（8）實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了多層立體機(jī)織裝備，研制了碳纖維等多層高厚立體織物，應(yīng)用于陶瓷基和碳/碳復(fù)合材料的增強(qiáng)骨架，成功應(yīng)用于多個(gè)型號(hào)飛行器的研制。

人才培養(yǎng)與合作交流

實(shí)驗(yàn)室建成了以中青年為主，中老結(jié)合，具有創(chuàng)新精神的科研團(tuán)隊(duì)。實(shí)驗(yàn)室每年培養(yǎng)碩士生約60人，博士生20人。每年度舉辦國(guó)際、國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)會(huì)議，邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)外知名專家學(xué)者做交流報(bào)告。

實(shí)驗(yàn)室在加強(qiáng)基礎(chǔ)理論研究的同時(shí)，重點(diǎn)關(guān)注應(yīng)用基礎(chǔ)研究，加強(qiáng)與企業(yè)的聯(lián)系，服務(wù)于企業(yè)，做好“產(chǎn)研”結(jié)合，每年受天津市科委資助科技特派員10名，入駐相關(guān)專業(yè)企業(yè)，促進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化。

法蘭盤

碳/環(huán)氧編織復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)支架

復(fù)合材料頭盔殼體

三維角聯(lián)鎖織物織造

實(shí)驗(yàn)室目前已與國(guó)內(nèi)多家航空航天領(lǐng)域研究院所以及清華大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、國(guó)防科技大學(xué)、南京航天航空大學(xué)、中南大學(xué)等高校開展了廣泛的產(chǎn)學(xué)研合作。

國(guó)際方面，實(shí)驗(yàn)室與英國(guó)曼徹斯特大學(xué)、俄羅斯莫斯科大學(xué)、美國(guó)佐治亞理工學(xué)院、加拿大阿爾伯塔大學(xué)和滑鐵盧大學(xué)、澳大利亞悉尼科技大學(xué)等世界知名學(xué)府建立了互訪制度，建立聯(lián)合培養(yǎng)博士、碩士研究生、學(xué)生實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)等全方位的合作，積極推進(jìn)世界紡織結(jié)構(gòu)材料及其復(fù)合材料的合作科學(xué)研究。