工程院院士陳祥寶：中國復合材料研究的領航人

　　陳祥寶，材料科學家、復合材料專家，中國工程院院士。1978~1984年就讀于北京航空航天大學材料科學與工程學院，獲學士和碩士學位，1991年畢業于比利時魯汶大學，獲工學博士學位。2011年當選為中國工程院院士。現任中航工業北京航空材料研究院研究員、博士生導師、副院長、總裝先進材料技術專業組副組長，兼任先進復合材料國防科技重點實驗室主任。

　　陳祥寶長期從事先進樹脂基結構復合材料和結構/功能一體化復合材料研究工作，帶領團隊研制了耐高溫高韌性復合材料、低溫固化高性能復合材料和結構功能一體化復合材料，發展了復合材料制造過程模擬優化和自動鋪放技術，提升了樹脂基復合材料性能、功能和制造技術水平，并得到大量應用，為我國樹脂基復合材料的發展和應用作出了重要貢獻。

　　低溫固化，推進復合材料制造低成本

　　先進樹脂基復合材料的高成本是制約其大規模應用的重要因素。復合材料60%-70%的成本來自制造過程，包括能耗、模具和輔助材料成本，這三者同時被什么因素影響呢?答案是：復合材料的固化溫度!固化溫度越高，能耗就越高、模具和輔助材料的成本就越高，如果把復合材料的固化溫度降低到80℃以下，復合材料的制造成本就會大大降低。

　　陳祥寶及其團隊抓住低溫固化這個降低制造成本的關鍵，但說時容易做時難，當把環氧樹脂降低到80℃以下低溫固化，隨即帶來的問題是如何使低溫固化的復合材料預浸料在室溫下有足夠長的保存時間。

　　面對這樣一些問題，陳祥寶帶領團隊歷時5年多，合成了新型潛伏性固化劑，這種固化劑在室溫下跟環氧樹脂反應非常緩慢，但在60℃-80℃時能夠迅速和環氧樹脂發生化學反應;通過控制固化劑在環氧樹脂的溶解性和形態，將固化劑做成了在室溫狀態下不溶于環氧樹脂的顆粒，當升溫到60℃的時候，固化劑顆粒就會融化，擴大了反應面積，使得復合材料迅速固化。

　　低溫固化高性能復合材料的成功研制，解決了復合材料成本過高的問題，而且還具有與常用中溫、高溫固化復合材料一樣的高性能，極大地促進了高性能復合材料應用領域的擴大。目前低溫固化高性能復合材料已經在預警機、無人機和直升機構件獲得應用。該項目獲得了國家技術發明二等獎。

　　模擬優化，引領復合材料研究新時代

　　傳統的材料學是一門實驗學科，要制造出理想的復合材料，也需要一次次去反復實驗，才能優化材料的制造工藝，會耗費大量的人力、財力、物力，材料研制周期長、成本高。

　　如何提高復合材料研究過程的效率呢?陳祥寶帶領科研團隊首先系統研究了樹脂基復合材料制造過程的熱化學、熱物理規律，然后摒棄從物理本質去模擬的傳統思路，而是化繁為簡，利用反應熱和溫度這兩個核心要素來表征實際的固化反應，采用制造過程固化動力學方程和溫度場分布模型。之后，陳祥寶帶領團隊又建立了樹脂流動浸潤模型，發展了固化變形控制和制造過程工藝優化技術，形成了結構完整、實用的“先進樹脂基復合材料制造模擬與優化系統”，該系統具有樹脂基復合材料制造過程樹脂固化和流動模擬、制造成本和固化變形預測、制造過程工藝參數優化等多種功能。

　　該系統的成功研制，縮短了復合材料的研制周期，提高了研制水平，同時也間接降低了復合材料的制造成本。例如，某種復合材料的固化時間之前被認為是 12小時，但通過該系統工藝優化后，發現只需經過6小時固化，就能達到之前12小時固化后的性能，明顯提高了復合材料的固化效率。

　　“先進樹脂基復合材料制造模擬與優化技術”目前已在復合材料研制過程中大量應用。該技術最終獲得了國家科技進步二等獎。一位著名的復合材料專家這樣評價道：這項成果“將樹脂基復合材料制造工藝從實驗研究推進到實驗研究和數值模擬相結合的新時期”。

　　除此之外，陳祥寶和他的團隊持續開展了復合材料增韌技術研究，發展了復合材料樹脂基體分子結構改性、高性能熱塑性樹脂本體增韌及“層間協同增韌”技術，建立了高韌性復合材料技術體系，成功研制了高韌性和 RTM 環氧復合材料及高韌性雙馬復合材料;開展了國產碳纖維增強高性能復合材料應用技術研究，牽引和促進了國產碳纖維 CCF―300實現穩定生產和工程應用;主持了復合材料自動鋪帶技術研究，建立了復合材料預浸帶技術標準和自動鋪帶工藝規范，明顯提高了制造效率，提升了復合材料構件自動化制造技術水平。

　　報國不止，踏上復合材料發展新征途

　　陳祥寶堅持查閱文獻資料，整理發展思路，撰寫學術論文，無私地向社會公開他的科研經驗，至今已先后出版著(譯)作11部，發表論文70多篇。與他人合著的《高性能樹脂基體》出版3個月內就銷售一空。他編寫的國內第一本《聚合物基復合材料手冊》，被認為是國內最具權威的復合材料手冊。

　　憑著對航空事業的堅定執著和無限忠誠，陳祥寶主持的一系列科研成果大大促進了先進樹脂基復合材料在新一代裝備上的發展和應用。相關成果獲國家技術發明二等獎1項，國家科技進步二等獎1項，國防科學技術一等獎4項，部級科技二等獎3項;申請國防ZL50項(30項授權)。

　　陳祥寶說，現代飛機的復合材料用量會越來越大，技術要求也越來越高，目前波音787客機上的復合材料用量已經達到了50%，盡管我國復合材料的研究正在逐漸接近世界先進水平，但在復合材料應用方面，我們仍然差距很大。

　　關于我國復合材料研究未來發展方向，陳祥寶認為，發動機用耐高溫復合材料、結構功能一體化復合材料、超高韌性復合材料、復合材料與納米技術的融合等應該是重點發展方向。對于復合材料制造的發展，陳祥寶希望有一天，我們能實現復合材料結構的整體化、制造的自動化、制造過程的數字化、過程控制的智能化。

　　這就是陳祥寶――一個航空技術發展的耕耘者!一個復合材料研究的領航人!