机械工程学院梁建国教授课题组成功研发出热塑性复合材料自动铺放设备

近日，我校机械工程学院黄庆学院士团队梁建国教授课题组在碳纤维复合材料领域取得重要科研进展，成功研发出具有自主知识产权的热塑性复合材料自动铺放设备，并创新性地提出了线聚焦红外退火策略。这一突破性研究成果已在复合材料领域著名期刊《Composites Part B: Engineering》上发表，论文题目为“Research on a novel annealing strategy for AFP of thermoplastic composites”。

该研究针对热塑性复合材料制造过程中长期存在的技术瓶颈——包括结晶度不足、层间结合强度低、孔隙率高以及翘曲变形严重等关键问题，开创性地开发了线聚焦红外线加热器（LFIH）系统。研究团队将这一创新装置集成到自动纤维铺放（AFP）设备中，实现了复合材料原位固结过程中的精准退火处理。通过多学科交叉研究方法，团队综合运用实验测试、理论建模和有限元仿真等手段，首次系统揭示了退火温度场的动态分布规律及其对材料性能的优化机制。实验数据表明，新型LFIH系统能够精确控制热流分布，使材料的层间剪切强度和结晶度显著提升，同时有效降低了制件的翘曲变形和内部孔隙。梁建国教授表示：“这项技术突破了传统热塑性复合材料制造的工艺限制，为实现高性能复合材料构件的高效、低成本制造提供了全新的解决方案。”该成果在航空航天、新能源汽车等高端制造领域具有广阔的应用前景，目前已与商飞集团上飞公司展开产业化合作。论文通讯单位为太原理工大学机械工程学院，通讯作者为梁建国教授，2022级博士生李辉为第一作者，（DOI: 10.1016/j.compositesb.2025.112706）。

研究工作获得了国家自然科学基金面上项目、山西省科技重大专项等项目的资助。