分析两种复合材料制造方法的利弊

飞机机翼，风力涡轮机叶片和其他大型零件通常是在复合材料制造设施中使用本体聚合来制造的。它们在巨大的高压釜中加热和固化，并与成品一样大。正面聚合是一种用于复合材料制造的新型高压灭菌方法，不需要大量的设备投资。伊利诺伊大学香槟分校的研究人员进行了一项研究，将一个过程与另一个过程进行了比较，以发现每个过程的利弊。

“正面聚合根本不需要高压釜，因此不需要巨额的前期投资，” I.U航空工程系的Bliss教授Philippe Geubelle说。“在前端传播时产生大量热量。它可以节省很多能量，并且产生的二氧化碳少得多，因此对环境有利。”

Geubelle说，他们开始通过查看热化学方程式比较这两种方法，以对两种聚合过程进行建模。这样，他们就可以比较多种复合材料的方法，尤其是每种方法制造同一零件所花费的时间。

“从理论的角度来看，关键的贡献在于我们已经重写了反应扩散方程，以提取两个最重要的无量纲参数，” Geubelle说。“仅使用这两个参数，我们就可以研究各种化学参数，例如活化能和反应热，以及树脂初始温度的影响。”

Geubelle说，这种方法有助于比较基于本体聚合和正面聚合的复合材料制造工艺所需的制造时间。研究发现，有些情况下一个或另一个速度更快。

“想象一下，您想制造一米长的东西。在本体聚合开始之前，正面聚合将能够完成任务。” Geubelle说。“另一方面，如果要制造10米长的物体，则实际上可能在前端到达部件的另一端之前进行本体聚合。这是我们在本研究中分析的这两个过程之间的竞争。 ”

他接着说，有几种方法可以加快正面聚合的过程：从两端开始进行前端聚合，使其速度快一倍，或者通过使用下方的加热面板从底部对其进行加热。Geubelle说：“该过程是如此之快，我们称其为快速固化，但它确实比单面消耗更多的能量。”

使用正面聚合而不是本体聚合来制造复合零件具有很多优势。

“通过正面聚合，您不需要高压釜的大量资本投资，这使其成为非常有吸引力的选择，” Geubelle说。“固化复合材料零件所需的时间也大大缩短了，对环境的影响也大大减少了。”

S. Vyas，X。Zhang，E。Goli和PH Geubelle撰写了“纤维增强的聚合物-基质复合材料的正面与本体聚合”研究。它发表在《复合材料科学与技术》上。

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