1月20日，江南大学官方发布，由该校武湛君教授牵头，联合同济大学、哈尔滨工业大学申报的“多场耦合环境下碳纳米管增强碳纤维复合材料结构失效机理与损伤监测研究”项目获得2023年度国家自然科学基金 -联合基金-重点支持项目-“叶企孙”科学基金资助，此为该校首次获得“叶企孙”基金项目。
随着航天技术的快速发展，对航天器高可靠性的在轨运行提出了越来越高的需求。碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）因其轻质高强、抗疲劳、可设计性强以及热稳定性好等优点，已广泛应用于对结构承载及轻量化均有严苛要求的航天器结构材料中。长期在轨运行的航天器 CFRP 结构面临力-热-化（氧）等多场耦合的长期作用，容易产生多尺度内部缺陷，严重威胁结构的完整性、安全性和可靠性。因此，发展具有结构健康监测与“自诊断”功能的新型 CFRP 结构，已经成为国家新一代航天器发展战略的迫切需求。 该项目面向国家重大需求，开展多场耦合环境下碳纳米管增强碳纤维复合材料结构(CNT/CFRP)失效机理与损伤自感知健康监测(SHM)的理论建设与方法研究。阐明CNT/CFRP材料多尺度失效机理与损伤自感知SHM信号规律，建立CNT/CFRP微结构与宏观性能的定量关系表征模型，并结合生成对抗网络技术进行数据扩增，针对CNT/CFRP建立多尺度特征融合宏微观模型，发展自感知高级SHM技术，最终揭示CNT/CFRP在多场耦合环境下的性能劣化机理和损伤在线监测评价方法，发展一种全新的自诊断型CNT/CFRP结构，以提升其抵抗极端环境的能力以及服役的可靠性和安全性。 CFRP、CNT/CFRP 复合材料多尺度结构 宏观性能-监测信号的深度CNN损伤识别模型 武湛君教授团队针对国家重大战略需求，面向大型航天复合材料低温推进剂贮箱关键技术，聚焦“耐极端环境复合材料与结构”总体方向，以理论创新和工程应用为导向，在“耐极端环境特种复合材料设计与制备”“复合材料结构健康监测与安全评价”等具体领域开展了近二十年的持续攻关，在“液氧相容环氧树脂体系设计与制备”“复合材料低温性能测试与表征”“低温复合材料贮箱健康监测软硬件系统”等方面取得一系列核心技术突破，并已在航天重点型号产品上获得应用。
“叶企孙”科学基金旨在深入贯彻落实创新驱动发展战略，充分发挥国家自然科学基金的导向作用，围绕工业科技发展需求，开展基础性、前瞻性、探索性研究，促进现代工程技术与基础科学融合发展，解决从0到1的基础科学问题，提升自主创新水平，其立项是科研工作者基础研究实力和科学前沿技术水平的重要体现。
来源：江南大学 稿件来源：先进技术研究院 纺织科学与工程学院
