建設紡織科學與工程一流學科突破紡織結構復材關鍵技術
——走進先進紡織復合材料教育部重點實驗室

[編者按]天津工業大學先進紡織復合材料教育部重點實驗室是我國紡織科學與工程研究領域的教育部重點實驗室。實驗室主要依托國家“雙一流”建設現代紡織學科群，同時依托紡織科學與工程和材料科學與工程2個一級學科博士點，以天津工業大學復合材料研究所為主體，以紡織科學與工程學院和材料科學與工程學院為支撐。實驗室在三維紡織結構材料及其復合材料、產業用紡織品及其復合材料和非織造材料及其復合材料等方向開展應用基礎理論與應用技術方面的研究工作。近幾年，實驗室在先進紡織復合材料和新型紡織材料等方面在國內外具有了明顯的優勢和特色。

實驗室建設與研究方向

天津工業大學先進紡織復合材料教育部重點實驗室由國家教育部2005年8月批準組建，并于2005年9月17日通過教育部委托天津市教育委員會組織的實驗室建設計劃任務書的論證。先進紡織復合材料教育部重點實驗室研究領域所屬的學科為紡織科學與工程，研究類別是應用基礎研究。實驗室依托天津工業大學紡織科學與工程和材料科學與工程2個一流學科而建設，結合自身先進紡織復合材料技術及裝備的自主創新能力，形成了多團隊、多方向的發展模式，在復雜結構立體紡織制備技術、功能化紡織復合材料、高性能非織造材料方向均衡發展，且特色鮮明。對國家戰略需求材料的研發，以及推動本行業技術的攻關，積累了重要的理論與實踐經驗。

實驗室緊密圍繞國家重大戰略需求，創新紡織科技，服務航空航天，以新型三維紡織結構材料及其復合材料、特種紡織材料及其復合材料、高性能非織造材料及其復合材料為主要研究方向，開展基礎理論研究與關鍵技術研發。在不斷深入研究紡織復合材料科學與技術理論的同時，實驗室進一步注重與其他學科的交叉和滲透，拓展研究領域。與此同時實驗室致力于科研成果的轉化和推廣，成為全國先進紡織復合材料以及新型紡織材料等領域進行原創研究、技術創新和成果轉化的重要基地，能夠更好地服務于國防科技和濱海經濟建設。

結合實驗室定位，確定了三大主要研究方向：（1）三維紡織結構材料及其復合材料，研究內容包括三維紡織復合材料多尺度結構設計與性能優化、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、復合材料界面處理和增強增韌；（2）產業用紡織品及其復合材料，研究內容包括纖維界面理論與處理、特種用途紡織復合材料的設計與制備、功能紡織材料及制品、纖維材料數字化可控加工技術；（3）非織造材料及其復合材料，研究內容包括新型有機無機復合纖維、纖維集合體結構控制技術及理論、非織造復合材料成型理論及結構表征。

實驗室應用基礎理論研究包括三維紡織預制體及其復合材料結構設計與數值仿真、三維紡織結構電磁超復合材料、高性能纖維可織性等研究。

應用技術研究包括全尺寸復合材料搖臂關鍵技術、全自動針刺機器人技術、高性能纖維天線罩縫合技術。

航空航天與國防工業工程應用

實驗室以三維異型整體編織為優勢，重點解決先進紡織結構復合材料近凈成型的核心科學問題和關鍵技術問題，自主研發多維編織自動化裝備，打破了發達國家的技術封鎖，提升了行業競爭能力與國家自主創新能力，系列科研成果已廣泛應用于型號裝備的關鍵部件，如“嫦娥”探測器、“神舟”飛船、巡航導彈、高超音速飛行器、飛行員智能頭盔、艦載機等，完成了國家航空航天多項重點型號裝備關鍵材料的配套科研和定型生產，取得了顯著的社會效應和經濟效益。

目前重點實驗室正在承擔國家重點研發計劃、軍科委基礎加強重點項目、軍品配套科研、國家自然基金、天津市科技支撐和天津市重點項目以及航空航天部門委托項目等科研任務共計百余項，研究成果已成功應用于我國航空航天重點型號的研制。

（1）實驗室研制的碳/環氧編織復合材料發動機支架，突破多向結構整體編織技術，替代鈦合金支架，減重達40%，基頻提高3～5倍，成功應用于我國“嫦娥”探測器。

（2）實驗室研制的返回艙發動機保護艙蓋增強織物，成功用于我國“神舟”飛船，顯著提高了材料的抗燒蝕性能，同時結構減重35%。

（3）實驗室開發了碳纖維織物與芳綸纖維緯編雙軸向織物混雜夾層復合材料，研制的輕質高強復合材料殼體，厚度1.2mm，結構減重40%，抗彎剛度提高20%，成功應用于我國新一代戰斗機的飛行員個體防護。

（4）實驗室開發了多結構耦合編織技術，成功研制了發動機外掛連接支架等復雜形狀承力結構部件，并應用于我國某型號武器裝備的研制。

（5）實驗室開發了多層多向編織技術，研制了超高溫碳/碳防熱結構增強材料，結構抗扭性能提高1倍，已成功應用于我國某型號飛行器關鍵部件的研制。

（6）實驗室開發了回轉體臥式立體機織技術，實現了陶瓷纖維織物的一體化編織，已成功應用于我國某型號導彈關鍵部件的研制。

（7）實驗室開發了高性能纖維縫合技術，研制了功能梯度材料，成功應用于寬頻耐高溫透波結構研制。

（8）實驗室開發了多層立體機織裝備，研制了碳纖維等多層高厚立體織物，應用于陶瓷基和碳/碳復合材料的增強骨架，成功應用于多個型號飛行器的研制。

人才培養與合作交流

實驗室建成了以中青年為主，中老結合，具有創新精神的科研團隊。實驗室每年培養碩士生約60人，博士生20人。每年度舉辦國際、國內學術會議，邀請國內外知名專家學者做交流報告。

實驗室在加強基礎理論研究的同時，重點關注應用基礎研究，加強與企業的聯系，服務于企業，做好“產研”結合，每年受天津市科委資助科技特派員10名，入駐相關專業企業，促進科技成果轉化。

法蘭盤

碳/環氧編織復合材料發動機支架

復合材料頭盔殼體

三維角聯鎖織物織造

實驗室目前已與國內多家航空航天領域研究院所以及清華大學、西北工業大學、國防科技大學、南京航天航空大學、中南大學等高校開展了廣泛的產學研合作。

國際方面，實驗室與英國曼徹斯特大學、俄羅斯莫斯科大學、美國佐治亞理工學院、加拿大阿爾伯塔大學和滑鐵盧大學、澳大利亞悉尼科技大學等世界知名學府建立了互訪制度，建立聯合培養博士、碩士研究生、學生實習實訓等全方位的合作，積極推進世界紡織結構材料及其復合材料的合作科學研究。