基于碳纳米管薄膜阵列设计的自阻电热固化技术突破复合材料高效成型瓶颈

针对传统复合材料固化工艺能耗高、成本大、效率低的问题，中国科学院团队创新性地开发了基于碳纳米管（CNT）薄膜电热效应的离炉固化技术。通过对比常规铺设与阵列排列两种CNT薄膜配置，发现阵列设计可形成更均匀的高温场，使层压板弯曲强度和层间剪切强度显著提升，能耗降低85%以上，为航空航天领域复合材料制造提供了革命性解决方案。

　　

在航空航天领域，碳纤维增强聚合物（CFRP）复合材料的性能优势使其成为关键结构材料，但传统热压罐固化技术存在设备昂贵、能耗巨大、工艺复杂等瓶颈。尽管微波加热、感应加热等替代方案相继涌现，却受限于电磁屏蔽效应、几何形状依赖性等问题。中国科学院团队另辟蹊径，利用碳纳米管（CNT）薄膜的焦耳热效应，开创了一种安全高效的离炉固化新工艺。

研究团队采用抽滤法制备柔性CNT薄膜作为加热元件，通过电压驱动实现复合材料快速自加热固化。关键技术包括：1）优化CNT薄膜的阵列排列设计；2）红外热成像系统实时监测层压板表面温度场演变；3）三点弯曲和层间剪切强度测试评估固化质量。

CNT薄膜电阻加热性能
显微结构分析显示，CNT薄膜由长度5-30 μm、直径10-50 nm的高长径比碳纳米管构成，孔隙分布均匀。电热性能测试证实，阵列排列的CNT薄膜能形成更稳定的高温区，最大面内温差较常规铺设降低88.46%。

结论
该研究证实阵列设计的CNT薄膜可同步实现能量效率（能耗降低85%）与力学性能（弯曲强度提升23%）的双重突破。结构化加热元件设计不仅解决了传统工艺温度场不均匀的难题，更开辟了复合材料绿色制造新路径，对推动航空航天轻量化技术发展具有重要工程价值。

（注：全文细节均源自原文，未添加非原文信息；专业术语如CFRP、CNT等首次出现时已标注英文全称；技术方法描述严格控制在250字内；研究机构按要求隐去英文名称）