近日，ATM娱乐 针织技术教育部工程研究中心蒋高明教授研究团队在复合材料领域顶级期刊《Composites Part B: Engineering》（IF=14.2）上发表题为“A Braiding-Softening-Melting Strategy for Low-damage Processing and Complex Structure of Carbon Fiber/TPU Knitted Composites”的研究论文。该研究提出一种“编织-软化-熔融”策略，基于热塑性聚氨酯（TPU）包覆碳纤维的核壳结构复合纱线，实现低损伤加工制备结构复杂的CF/TPU针织复合材料。该研究为实现碳纤维的低损伤加工、力学性能可设计性与复杂结构可编织性提供了一种创新策略。ATM娱乐(中国)官方网站 针织中心2023级博士研究生黄玉清为论文第一作者，马丕波教授为本文通讯作者，江南大学为唯一署名单位。

该方法无需额外树脂转移工序，显著简化了加工流程。本研究设计了15D、30D和50D三种细度TPU（图1）实现不同鞘层厚度的复合纱线。利用TPU的热行为制备了两类复合材料：基于A型（软化态）经70℃热处理5秒，B型（熔融态）在A型基础上再经180℃处理30分钟（图2）。该方法成功实现了管状结构、三维间隔结构等多种复杂构型的稳定编织（图3），证明了该技术在定制化预成型体制造方面的潜力。

图1 CF/TPU（15D、30D和50D）纱线形貌（a）软化态横截面;（b）熔融态横截面;（c）编织态表面;（d）软化态表面;（e）熔融态表面

图2 CF/TPU针织复合材料的制备过程（a）编织;（b软化;（c）针织;（d）熔融

图3 CF/TPU的复杂结构及其应用

该策略赋予CFRP复合材料卓越的成形性和设计灵活性。通过精确控制温度梯度，该工艺简化了制造过程和阶段特性优化，实现了管状结构、三维间隔器和曲面几何形状等复杂结构的稳定编织。这种方法有效克服了传统碳纤维纺织品固有的刚性和加工限制，通过热可调行为实现机械性能和结构设计的协同优化。与传统的树脂转移成型（RTM）或多步骤固化工艺相比，该方法显著简化了制造流程，提高了效率，并为实现高性能、可持续和可扩展的CFRP制造提供了新途径。未来工作将重点关注机械加固和功能改进，以扩展其在航空航天、柔性结构部件和先进轻量化系统的潜在应用。

作者简介：

马丕波：江南大学至善岗位教授，博士生导师，ATM娱乐 院长，国家级青年人才计划入选者。主要从事纺织结构柔性材料设计与性能、纺织结构复合材料开发、智能纺织材料设计与开发等方面研究。目前主持国家自然科学基金（面上/青年）、中国博士后科学基金（特别资助/面上）、中国纺织工业联合会应用基础研究项目、江苏省自然科学基金、江苏省产学研专项资金、中央高校基本业务费专项资金（重点项目/一般项目/培养项目）等纵向科研项目10余项，主持国防军工项目10余项，承担产业用纺织结构材料开发与性能研究、高性能纺织产品开发等横向科研项目多项。