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这位苏州院士,是复合材料研究的“领航员”

2021-05-10 16:433730
 陈祥宝,1956年4月25日出生于江苏常熟。工程院院士,复合材料专家。长期从事先进树脂基结构复合材料和结构/功能一体化复合材料研究工作。
苏州院士  
自2020年7月10日,苏州科学家日设立以来,苏州以一座城市的名义,礼敬各路英才。
 
  01.
  1973年,陈祥宝毕业于常熟吴市中学。之后做过木匠,当过普通工人。恢复高考后,于1978年至1984年就读于北京航空航天大学材料科学与工程学院,获学士、硕士学位。1991年,毕业于比利时鲁汶大学,获工学博士学位。
  现任北京航空材料研究院副院长、研究员、博士生导师。他是航空工业集团公司复合材料席专家、总装备部先进材料技术专业组副组长、“863”计划航空航天领域专家、复合材料学会副理事长。2011年,当选为工程院院士(化工、金与材料工程学部)。
  陈祥宝长期从事先进树脂基结构复合材料和结构/功能一体化复合材料研究工作,带领团队研制了耐高温高韧性复合材料、低温固化高性能复合材料和结构功能一体化复合材料,发展了复合材料制造过程模拟优化和自动铺放技术,提升了树脂基复合材料性能、功能和制造技术水平,并在航空装备得到大量应用,为我国树脂基复合材料的发展和应用做出了重要贡献。
  02.
  先进树脂基复合材料的高成本是制约其大规模应用的重要因素。复合材料60%-70%的成本来自制造过程,包括能耗、模具和辅助材料成本,这三者同时受复合材料的固化温度的影响,固化温度越高,能耗就越高、模具和辅助材料的成本就越高,如果把复合材料的固化温度降低到80℃以下,复合材料的制造成本就会大大降低。
  陈祥宝及其团队抓住低温固化这个降低制造成本的关键,历时5年多,合成了新型潜伏性固化剂,这种固化剂在室温下跟环氧树脂反应非常缓慢,但在60℃-80℃时能够迅速和环氧树脂发生化学反应。通过控制固化剂在环氧树脂的溶解性和形态,将固化剂做成了在室温状态下不溶于环氧树脂的颗粒,当升温到60℃的时候,固化剂颗粒就会融化,扩大了反应面积,使得复合材料迅速固化。
  陈祥宝在实验室
  低温固化高性能复合材料的成功研制,解决了复合材料成本过高的问题,而且还具有与常用中温、高温固化复合材料一样的高性能,极大地促进了高性能复合材料应用领域的扩大。目前,低温固化高性能复合材料已经在预警机、无人机和直升机的构件上获得应用。该项目获得了技术发明奖二等奖。
  03.
  传统的材料学是一门实验学科,要制造出理想的复合材料,需要耗费大量的人力、财力、物力,研制周期长、成本高。如何提高复合材料研究过程的效率呢?
  陈祥宝带领科研团队先系统研究了树脂基复合材料制造过程的热化学、热物理规律,建立了制造过程固化动力学方程、温度场分布模型和树脂流动浸润模型,发展了固化变形控制和制造过程工艺优化技术,形成了结构完整、实用的“先进树脂基复合材料制造模拟与优化系统”,该系统的成功研制,缩短了复合材料的研制周期,提高了研制水平,同时,也间接降低了复合材料的制造成本。该技术获得科技进步奖二等奖。
  除此之外,陈祥宝和他的团队持续开展了复合材料增韧技术研究,发展了复合材料树脂基体分子结构改性、高性能热塑性树脂本体增韧及“层间协同增韧”技术,建立了高韧性复合材料技术体系,成功研制了高韧环氧复合材料及高韧性双马复合材料;开展了国产碳纤维增强高性能复合材料应用技术研究,牵引和促进了国产碳纤维CCF-300实现稳定生产和工程应用;主持了复合材料自动铺带技术研究,建立了复合材料预浸带技术标准和自动铺带工艺规范,明显提高了制造效率,提升了复合材料构件自动化制造技术水平。
  陈祥宝在办公室
  陈祥宝长期从事先进复合材料的研究工作,科技成果获得多项奖励,申请发明47项,其中29项已经得到授权;出版《高性能树脂基体》、《先进复合材料制造技术》、《复合材料制造模拟与优化技术》等著作11部,在国内外学术刊物和会议发表论文100多篇,其中50多篇被科学引文索引(SCD和工程索引(E)收录。
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