陳祥寶，材料科學(xué)家、復(fù)合材料專家，中國(guó)工程院院士。1978~1984年就讀于北京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，獲學(xué)士和碩士學(xué)位，1991年畢業(yè)于比利時(shí)魯汶大學(xué)，獲工學(xué)博士學(xué)位。2011年當(dāng)選為中國(guó)工程院院士。現(xiàn)任中航工業(yè)北京航空材料研究院研究員、博士生導(dǎo)師、副院長(zhǎng)、總裝先進(jìn)材料技術(shù)專業(yè)組副組長(zhǎng)，兼任先進(jìn)復(fù)合材料國(guó)防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任。
陳祥寶長(zhǎng)期從事先進(jìn)樹脂基結(jié)構(gòu)復(fù)合材料和結(jié)構(gòu)/功能一體化復(fù)合材料研究工作，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研制了耐高溫高韌性復(fù)合材料、低溫固化高性能復(fù)合材料和結(jié)構(gòu)功能一體化復(fù)合材料，發(fā)展了復(fù)合材料制造過程模擬優(yōu)化和自動(dòng)鋪放技術(shù)，提升了樹脂基復(fù)合材料性能、功能和制造技術(shù)水平，并得到大量應(yīng)用，為我國(guó)樹脂基復(fù)合材料的發(fā)展和應(yīng)用作出了重要貢獻(xiàn)。
低溫固化，推進(jìn)復(fù)合材料制造低成本
先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料的高成本是制約其大規(guī)模應(yīng)用的重要因素。復(fù)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(shí)被什么因素影響呢？答案是：復(fù)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(fù)合材料的固化溫度降低到80℃以下，復(fù)合材料的制造成本就會(huì)大大降低。
陳祥寶及其團(tuán)隊(duì)抓住低溫固化這個(gè)降低制造成本的關(guān)鍵，但說時(shí)容易做時(shí)難，當(dāng)把環(huán)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(fù)合材料預(yù)浸料在室溫下有足夠長(zhǎng)的保存時(shí)間。
面對(duì)這樣一些問題，陳祥寶帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)歷時(shí)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(huán)氧樹脂反應(yīng)非常緩慢，但在60℃-80℃時(shí)能夠迅速和環(huán)氧樹脂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；通過控制固化劑在環(huán)氧樹脂的溶解性和形態(tài)，將固化劑做成了在室溫狀態(tài)下不溶于環(huán)氧樹脂的顆粒，當(dāng)升溫到60℃的時(shí)候，固化劑顆粒就會(huì)融化，擴(kuò)大了反應(yīng)面積，使得復(fù)合材料迅速固化。
低溫固化高性能復(fù)合材料的成功研制，解決了復(fù)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(fù)合材料一樣的高性能，極大地促進(jìn)了高性能復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大。目前低溫固化高性能復(fù)合材料已經(jīng)在預(yù)警機(jī)、無人機(jī)和直升機(jī)構(gòu)件獲得應(yīng)用。該項(xiàng)目獲得了國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。
模擬優(yōu)化，引領(lǐng)復(fù)合材料研究新時(shí)代
傳統(tǒng)的材料學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)學(xué)科，要制造出理想的復(fù)合材料，也需要一次次去反復(fù)實(shí)驗(yàn)，才能優(yōu)化材料的制造工藝，會(huì)耗費(fèi)大量的人力、財(cái)力、物力，材料研制周期長(zhǎng)、成本高。
如何提高復(fù)合材料研究過程的效率呢？陳祥寶帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)首先系統(tǒng)研究了樹脂基復(fù)合材料制造過程的熱化學(xué)、熱物理規(guī)律，然后摒棄從物理本質(zhì)去模擬的傳統(tǒng)思路，而是化繁為簡(jiǎn)，利用反應(yīng)熱和溫度這兩個(gè)核心要素來表征實(shí)際的固化反應(yīng)，采用制造過程固化動(dòng)力學(xué)方程和溫度場(chǎng)分布模型。之后，陳祥寶帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)又建立了樹脂流動(dòng)浸潤(rùn)模型，發(fā)展了固化變形控制和制造過程工藝優(yōu)化技術(shù)，形成了結(jié)構(gòu)完整、實(shí)用的“先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料制造模擬與優(yōu)化系統(tǒng)”，該系統(tǒng)具有樹脂基復(fù)合材料制造過程樹脂固化和流動(dòng)模擬、制造成本和固化變形預(yù)測(cè)、制造過程工藝參數(shù)優(yōu)化等多種功能。
該系統(tǒng)的成功研制，縮短了復(fù)合材料的研制周期，提高了研制水平，同時(shí)也間接降低了復(fù)合材料的制造成本。例如，某種復(fù)合材料的固化時(shí)間之前被認(rèn)為是12小時(shí)，但通過該系統(tǒng)工藝優(yōu)化后，發(fā)現(xiàn)只需經(jīng)過6小時(shí)固化，就能達(dá)到之前12小時(shí)固化后的性能，明顯提高了復(fù)合材料的固化效率。
“先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料制造模擬與優(yōu)化技術(shù)”目前已在復(fù)合材料研制過程中大量應(yīng)用。該技術(shù)最終獲得了國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。一位著名的復(fù)合材料專家這樣評(píng)價(jià)道：這項(xiàng)成果“將樹脂基復(fù)合材料制造工藝從實(shí)驗(yàn)研究推進(jìn)到實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬相結(jié)合的新時(shí)期”。
除此之外，陳祥寶和他的團(tuán)隊(duì)持續(xù)開展了復(fù)合材料增韌技術(shù)研究，發(fā)展了復(fù)合材料樹脂基體分子結(jié)構(gòu)改性、高性能熱塑性樹脂本體增韌及“層間協(xié)同增韌”技術(shù)，建立了高韌性復(fù)合材料技術(shù)體系，成功研制了高韌性和 RTM 環(huán)氧復(fù)合材料及高韌性雙馬復(fù)合材料；開展了國(guó)產(chǎn)碳纖維增強(qiáng)高性能復(fù)合材料應(yīng)用技術(shù)研究，牽引和促進(jìn)了國(guó)產(chǎn)碳纖維 CCF—300實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定生產(chǎn)和工程應(yīng)用；主持了復(fù)合材料自動(dòng)鋪帶技術(shù)研究，建立了復(fù)合材料預(yù)浸帶技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和自動(dòng)鋪帶工藝規(guī)范，明顯提高了制造效率，提升了復(fù)合材料構(gòu)件自動(dòng)化制造技術(shù)水平。
報(bào)國(guó)不止，踏上復(fù)合材料發(fā)展新征途
陳祥寶堅(jiān)持查閱文獻(xiàn)資料，整理發(fā)展思路，撰寫學(xué)術(shù)論文，無私地向社會(huì)公開他的科研經(jīng)驗(yàn)，至今已先后出版著（譯）作11部，發(fā)表論文70多篇。與他人合著的《高性能樹脂基體》出版3個(gè)月內(nèi)就銷售一空。他編寫的國(guó)內(nèi)第一本《聚合物基復(fù)合材料手冊(cè)》，被認(rèn)為是國(guó)內(nèi)最具權(quán)威的復(fù)合材料手冊(cè)。
憑著對(duì)航空事業(yè)的堅(jiān)定執(zhí)著和無限忠誠(chéng)，陳祥寶主持的一系列科研成果大大促進(jìn)了先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料在新一代裝備上的發(fā)展和應(yīng)用。相關(guān)成果獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，國(guó)防科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)4項(xiàng)，部級(jí)科技二等獎(jiǎng)3項(xiàng)；申請(qǐng)國(guó)防專利50項(xiàng)（30項(xiàng)授權(quán)）。
陳祥寶說，現(xiàn)代飛機(jī)的復(fù)合材料用量會(huì)越來越大，技術(shù)要求也越來越高，目前波音787客機(jī)上的復(fù)合材料用量已經(jīng)達(dá)到了50%，盡管我國(guó)復(fù)合材料的研究正在逐漸接近世界先進(jìn)水平，但在復(fù)合材料應(yīng)用方面，我們?nèi)匀徊罹嗪艽蟆?/span>
關(guān)于我國(guó)復(fù)合材料研究未來發(fā)展方向，陳祥寶認(rèn)為，發(fā)動(dòng)機(jī)用耐高溫復(fù)合材料、結(jié)構(gòu)功能一體化復(fù)合材料、超高韌性復(fù)合材料、復(fù)合材料與納米技術(shù)的融合等應(yīng)該是重點(diǎn)發(fā)展方向。對(duì)于復(fù)合材料制造的發(fā)展，陳祥寶希望有一天，我們能實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的整體化、制造的自動(dòng)化、制造過程的數(shù)字化、過程控制的智能化。
這就是陳祥寶——一個(gè)航空技術(shù)發(fā)展的耕耘者！一個(gè)復(fù)合材料研究的領(lǐng)航人！#p#分頁標(biāo)題#e#
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