大師云集2021綠色復合材料論壇

文 李 飛

資源環(huán)境友好的綠色復合材料的開發(fā)正成為世界范圍內(nèi)的一個新方向。但目前綠色復合材料仍存在原材料供應(yīng)鏈有待拓展、制備成本過高、纖維與樹脂的匹配性能較差、物理機械性能有待提高、應(yīng)用有待開發(fā)等問題。

因此，DT新材料聯(lián)合寧波諾丁漢大學、同濟大學、中科院寧波材料所、中國復合材料學會天然纖維復合材料分會等，于2021年6月18～19日在寧波召開“2021綠色復合材料論壇”。會議以“生態(tài)循環(huán)，綠色發(fā)展”為口號，重點聚焦綠色樹脂、綠色纖維及其復合材料應(yīng)用中的新技術(shù)、新工藝、新應(yīng)用和新趨勢。大會誠邀國際知名專家和行業(yè)龍頭企業(yè)，共同探討產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和痛點難題，為加快國內(nèi)綠色復合材料產(chǎn)業(yè)化落地及轉(zhuǎn)型升級，推動產(chǎn)業(yè)健康、快速發(fā)展搭建高品質(zhì)的產(chǎn)學研交流平臺。

會議圍繞政策與市場趨勢、綠色樹脂及樹脂綠色化、纖維及其復合材料綠色化和綠色復合材料應(yīng)用開發(fā)四大熱點主題展開。兩天的會議，二十多位行業(yè)專家，競相為大家呈現(xiàn)精彩的前沿科技報告。

益小蘇

大會主席寧波諾丁漢大學講席教授

首先是大會主席寧波諾丁漢大學講席教授益小蘇老師致辭并作報告。

益小蘇教授首先介紹了綠色復合材料的研究和開發(fā)背景，然后講解了生物源樹脂、植物纖維以及所謂綠色復合材料的技術(shù)研發(fā)。除了綠色材料之外，本報告還介紹了可應(yīng)用于復合材料成型技術(shù)的綠色耗材，從而為復合材料產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了一種新選擇。在多個典型應(yīng)用案例之后，他還分析了有關(guān)技術(shù)的技術(shù)成熟度，展望了綠色復合材料的困難和前景。

李倩

同濟大學研究員

分享了對植物纖維增強復合材料界面結(jié)構(gòu)的設(shè)計，構(gòu)建多層次、多尺度的力學損傷破壞模式，實現(xiàn)植物纖維增強復合材料的力學高性能化和多功能化；揭示了植物纖維增強復合材料獨特的界面粘結(jié)機理，在多尺度的復合材料力學方法和概率斷裂力學概念的基礎(chǔ)上，提出了其界面力學的理論建模分析方法和實驗研究方法。針對航空航天、軌道交通及汽車等領(lǐng)域?qū)Σ牧虾徒Y(jié)構(gòu)綠色化、力學高性能化和多功能化的更高要求，實現(xiàn)了植物纖維增強復合材料的力學/聲學/阻燃結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，并在這些領(lǐng)域得到了領(lǐng)先示范應(yīng)用。

劉小青

中科院寧波材料所研究員

重點介紹以松香酸、衣康酸、生物基異黃酮、愈創(chuàng)木酚等為原料設(shè)計合成的系列生物基熱固性樹脂的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系研究，側(cè)重于分享從生物基熱固性樹脂的高性能化到功能化的研發(fā)過程，以及它們的實際應(yīng)用情況。重點介紹基于生物基異黃酮環(huán)氧樹脂的阻燃性能研究及基于生物基熱固性樹脂的功能化碳材料的制備與應(yīng)用。

吳立新

中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所研究員

重點介紹圍繞光固化3D打印丙烯酸酯，推出一種源于低成本的脂肪族生物質(zhì)的綠色制備方法，此外還介紹了其他生物基3D打印材料的新進展。

黃進

西南大學教授

圍繞一維棒狀纖維素納米晶改性材料和功能材料發(fā)展密切關(guān)聯(lián)的表面理化調(diào)控的關(guān)鍵問題，發(fā)展了基于小分子反應(yīng)、“Graft from”和“Graft onto”聚合物接枝等策略的囊括多種反應(yīng)類型和技術(shù)的纖維素納米晶表面化學修飾方法學，實現(xiàn)了表面取代度等物質(zhì)當量以及功能基元立構(gòu)效應(yīng)的有效調(diào)控。進而，利用表面可控化學修飾方法，調(diào)控纖維素納米晶與聚合物基體的界面作用、分散和分布行為實現(xiàn)了高性能化改性，基于生物相容和生物降解性發(fā)展了水凝膠、納米藥物及抗菌抗病毒劑新材料，基于一維剛性結(jié)構(gòu)的支撐性協(xié)調(diào)了熒光淬滅效應(yīng)發(fā)展了光學檢測和信息加密的高固態(tài)量子產(chǎn)率發(fā)光材料，優(yōu)化了纖維素納米晶單軸定向排列的有序度創(chuàng)新了具有光學信息防偽潛力的單結(jié)構(gòu)色光子晶體材料。

張學同

中科院蘇州納米所研究員

介紹團隊在氣凝膠相變材料主客體復合方面的最新進展，內(nèi)容涉及主客體復合材料的設(shè)計、制備及應(yīng)用等。

孔振武

中國林科院林產(chǎn)化學工業(yè)研究所研究員

主要介紹了環(huán)氧樹脂行業(yè)及其應(yīng)用領(lǐng)域的現(xiàn)狀，重點闡述了生物基環(huán)氧樹脂的特點、優(yōu)勢及研究現(xiàn)狀，并針對存在的問題提出了未來發(fā)展建議。

徐世美

四川大學教授

重點介紹研究團隊近期在熱固性樹脂及其復合材料化學回收領(lǐng)域的研究進展，特別是熱固性樹脂的溫和可控降解及升級回收策略。

桑向東

鄭州中遠企業(yè)集團董事長/總經(jīng)理/客座教授

分享了由鄭州中遠企業(yè)集團開發(fā)生產(chǎn)的高強再生纖維素纖維工業(yè)絲，其具有強度高、模量高、收縮率低、無氣味等優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于綠色復合材料，應(yīng)用范圍包括工業(yè)用紗線、織物、防爆輪胎、板材等，同時也用作纖維素基碳纖維和纖維素基活性碳纖維的原絲。新型再生纖維素纖維工業(yè)絲的開發(fā)將為我國綠色復合材料行業(yè)的發(fā)展提供新的、更多的可能。

譚洪生

山東理工大學教授

采用自行設(shè)計和組裝的連續(xù)纖維增強熱塑性復合材料實驗流水線制備了連續(xù)亞麻纖維增強聚乳酸（C-Flax/PLA）預浸帶。通過拉伸性能、動態(tài)力學、傅立葉變換紅外光譜、差示掃描量熱及偏光顯微鏡等測試方法研究了C-Flax及相容劑對C-Flax/PLA預浸帶性能及結(jié)晶行為的影響。

陳金周

鄭州大學教授

針對“綠色化、智慧化”社會發(fā)展的趨勢，和國家““十四五”生物基/生物可降解聚乳酸（PLA）材料發(fā)展的機遇，介紹鄭州大學智能材料與綠色包裝團隊對PLA增強與增韌的一些研究工作。（1）強韌型PLA納米復合材料；（2）全生物基韌性PLA材料。

蘇勝培

湖南師范大學教授

分享了基于木質(zhì)素為生物可降解填料，開發(fā)了序列包括PBAT、PVA、PLA等生物全降解材料，對材料的結(jié)構(gòu)與力學性能等進行了測試，實驗結(jié)果表明木質(zhì)素可提升常見生物可降解高分子材料的綜合性能。為生物可降解材料的產(chǎn)業(yè)化以及木質(zhì)素高值化應(yīng)用提供了試驗基礎(chǔ)。

崔益華

南京航空航天大學教授

分享了為提高黃麻纖維（JFs）與聚丙烯（PP）的界面結(jié)合性能，在羧甲基化處理的JFs（JFs-COOH）表面沉積了納米SiO2（n-SiO2）陣列。采用分子動力學（MD）模擬、微觀建模和宏觀測試等方法從多尺度角度研究了n-SiO2陣列＠JF/PP復合材料的多相界面結(jié)構(gòu)和拉伸行為。

馬松琪

中科院寧波材料所研究員

針對易蠕變問題，從可逆共價化學創(chuàng)新出發(fā)，提出了高交換活化能動態(tài)鍵策略，創(chuàng)制了縮醛類新型可重塑熱固性樹脂體系。進一步從動態(tài)共價結(jié)構(gòu)創(chuàng)新出發(fā)，提出了剛性疏水易可逆共價結(jié)構(gòu)策略解決熱/力學性能低、耐水性差等問題，將縮醛設(shè)計為苯聯(lián)環(huán)縮醛。最后，制備了系列易回收碳纖維復合材料，實現(xiàn)了溫和條件下碳纖維高品質(zhì)回收，驗證了其在碳纖維復合材料中應(yīng)用的可行性。

張侃

江蘇大學副教授

分享了從分子設(shè)計角度出發(fā)，利用環(huán)境友好型生物基原料來合成新型苯并噁嗪樹脂，旨在開發(fā)多系列可應(yīng)用于電子封裝與航空航天領(lǐng)域的樹脂基體材料。為了更好理解苯并噁嗪分子結(jié)構(gòu)與固化后樹脂材料的構(gòu)效關(guān)系，本報告也著重介紹了近期在苯并噁嗪化學中發(fā)現(xiàn)的氫鍵效應(yīng)和潛伏固化機理的研究進展。

方征平

浙大寧波理工學院教授

分享了凝聚相自由基捕捉的阻燃策略。通過富勒烯、稀土化合物等自由基捕捉劑在凝聚相中捕捉高活性自由基，并利用“覆蓋阻隔”“催化成炭”和“多孔吸附”等效應(yīng)控制高活性自由基從氣相向凝聚相轉(zhuǎn)移，從而確保高分子材料在被點燃時具有極低的煙毒釋放及蔓延行為，實現(xiàn)阻燃與抑煙減毒的統(tǒng)一。

王浩

《Composites Part B》主編/教授

在線闡述了目前已發(fā)展出來的各種碳纖回收方法，并從技術(shù)和市場接受的角度加以評價。報告還將對未來碳纖復材回收技術(shù)的發(fā)展方向進行分析和展望。

何創(chuàng)龍

東華大學教授

系統(tǒng)介紹了課題組在納米纖維支架的仿生構(gòu)建、支架的快速礦化、成骨和血管化因子可控釋放等方面的研究，重點介紹了基于無機微載體和聚合物支架的有機/無機復合骨修復材料，提出“診療一體化”的骨組織工程概念。試圖揭示骨修復過程中血管化與成骨的關(guān)系，為開發(fā)新型骨修復材料提供思路。

于濤

同濟大學教授

介紹了植物纖維增強聚乳酸復合材料在濕熱、霉菌等環(huán)境下的性能變化及作用機理，為植物纖維增強復合材料的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

閻敬靈

中科院寧波材料所研究員

主要對生物基聚酰亞胺的研究進展進行綜述。

鹿超

天津工業(yè)大學王春紅教授的博士生

代為王春紅教授分享了麻纖維增強復合材料改性機理研究，這對麻纖維增強復合材料的性能改善具有重要意義。麻纖維具有生態(tài)性、環(huán)保性、低碳性和功能性，通過對麻纖維進行改性研究，揭示了麻纖維的改性機理，改善了麻纖維增強復合材料的力學、阻燃等性能，實現(xiàn)了麻纖維增強復合材料的多功能化。

劉宏治

浙大寧波理工學院教授

分享了其在長鏈植物油基二聚酸動態(tài)硫化法制備高韌性聚乳酸研究。動態(tài)硫化已被證明是一種提高PLA沖擊韌性的普適、高效方法。然而，現(xiàn)有硫化路線存在需繁瑣前期合成、添加石油基改性劑或者熔體粘度增加等弊端。為此，劉老師研究選用含有C6-C8懸垂脂肪族側(cè)鏈的氫化二聚酸（HDA）和過量的L-賴氨酸乙酯二異氰酸酯（LDI）為生物基增韌單體，首次以二異氰酸酯法為動態(tài)硫化增韌路線制備出兼具AIE熒光效應(yīng)、良好流動性和結(jié)晶性能的全生物基超韌PLA材料。此外，劉老師還詳細研究了該體系的反應(yīng)機制、共連續(xù)相形成機制及增韌機理。該工作為制備高性能、生物基PLA材料提供了一種簡便、結(jié)構(gòu)設(shè)計多樣性的新策略。

張俊珩

中南民族大學副教授

代為分享了針對環(huán)氧樹脂難降解和循環(huán)利用等技術(shù)難題，團隊通過分子設(shè)計，將多種可降解的化學結(jié)構(gòu)引入超支化骨架，調(diào)控超支化拓撲結(jié)構(gòu)，設(shè)計制備多種可降解循環(huán)利用超支化環(huán)氧樹脂，并研究其機械性能、熱性能、降解和循環(huán)利用，獲得的材料不僅強度高，而且降解高效。主要內(nèi)容包括：（1） 環(huán)氧樹脂的可降解研究進展；（2） 可降解超支化環(huán)氧樹脂設(shè)計思路；（3） 可降解超支化環(huán)氧樹脂的合成、性能、降解機理和循環(huán)利用。