《Journal of Composites Science》：Editorial for the Special Issue on Carbon Fiber Composites, 4th Edition
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碳纤维增强聚合物（CFRP）复合材料由于其兼具轻量化、高比强度和高比刚度、尺寸稳定性以及可定制的结构响应特性，被广泛应用于高性能工程领域 [1,2,3]。其重要性覆盖航空航天、交通运输、能源和基础设施等多个领域。然而，CFRP 层压板的各向异性和分层特性使得材料选择、制造、损
碳纤维增强聚合物（CFRP）复合材料由于其兼具轻量化、高比强度和高比刚度、尺寸稳定性以及可定制的结构响应特性，被广泛应用于高性能工程领域 [1,2,3]。其重要性覆盖航空航天、交通运输、能源和基础设施等多个领域。然而，CFRP 层压板的各向异性和分层特性使得材料选择、制造、损伤预测、检测和合格认证都变得复杂。解决这些挑战通常需要大量的实验测试和反复的数值分析。近期的研究越来越致力于将先进制造、数据驱动的设计与监测以及循环材料战略整合到一个统一的工程框架之中。这一方向与数字孪生驱动的制造技术发展的整体趋势相契合，即在工程决策中综合运用工艺数据、传感技术和计算模型。它也反映出对碳纤维复合材料废弃物的回收、循环利用和再使用等实用途径日益增长的需求。本期特刊《Carbon Fiber Composites, 4th Edition》汇集了十三项经过同行评审的研究，涵盖界面科学、制造工艺分析、回收、人工智能、结构健康监测和多尺度仿真。这些论文共同表明，碳纤维复合材料的进步依赖于将组分层面的特性、加工条件、结构性能和寿命终结阶段的考量加以整合 [4–16]。纤维—基体界面仍是 CFRP 层压板力学响应的核心，因为它决定了各组分之间的载荷传递。Tanaka 和 Sakakibara [4] 研究了碳纤维增强热塑性材料中基体性能与界面剪切强度的关系。他们的研究表明，基体密度可以作为解释界面质量及其对层板性能影响的有用参数。Wang 等人 [5] 考察了 T800G 碳纤维的表面粗糙度和表芯结构均匀性对环氧复合材料撞击后压缩性能的影响。结果表明，撞击后行为取决于表面特性、径向微观结构均匀性和界面兼容性的综合作用。Haiden 等人 [6] 通过沉积 MgO 纳米颗粒、Mg 和 TiO? 薄膜来拓展表面工程的范畴。这些非破坏性处理提升了 CFRP 对紫外光和可见光的反射率，为多功能、免涂装复合材料表面提供了可能。制造的可靠性取决于对预型件结构、渗透性、树脂传输、压实成型和缺陷形成的控制。Du 等人 [7] 评估了由自动化纤维铺放制备的干预型件的平面外渗透性，并将这些数据纳入复合机翼蒙皮灌注的 PAM-RTM 仿真中。他们的研究展示了在开发复杂结构灌注策略时，将材料表征与工艺建模相结合的重要性。Li 等人 [8] 开发了一种自动化的图像处理方法，用于检测 CFRP 预型件中的纤维束对齐缺陷。通过结合频谱分析和 ACD Revert 图像滤波，该方法支持快速缺陷识别和更一致的在制品质量保证。随着 CFRP 的应用范围不断扩大，材料回收和再利用变得同样重要。机械回收、热解和溶剂解是复合材料组分回收的常用路线，但保持纤维质量和建立经济可行的再利用途径仍面临重大挑战。Taherinezhad Tayebi 等人 [9] 研究了采用原生碳纤维织布和再生碳纤维针刺毡增强的丙烯酸基热塑性复合材料，探讨了原位聚合与力学性能。Bellisario 等人 [10] 通过直接热压将 CFRP 机加工废料转化为混合夹层结构的芯材。他们报道的电导率表明，可将制造废料转化为具有增值功能的功能部件。Kroisová 等人 [11] 研究了 CFRP 钻孔切屑的热降解和氧化行为，强调回收过程必须考虑树脂去除和纤维保存，同时还要兼顾排放控制和职业安全。人工智能和计算力学也在扩展复合材料设计和结构评估的范围。Elsisi 等人 [12] 综述了人工智能在层压纤维增强聚合物设计中的应用，包括铺层顺序优化和全生命周期应用，并强调了解释性模型、可靠数据以及与力学知识整合的重要性。Kondo 等人 [13] 采用三维细观力学建模研究了单向 CFRP 的压缩和剪切失效，为仅靠连续介质尺度分析无法完全表征的局部损伤过程提供了洞察。Acosta 等人 [14] 提出了一种几何依赖的框架，用于估算单向 CFRP 的各向异性电阻，为基于电阻的结构健康监测提供了分析基础。Shrestha 等人 [15] 将内聚力区模型应用于外部粘贴 CFRP 层压板对钢工字梁的补强，并开发了失效模式图谱和设计导向方程以评估剥离失效。Arteiro 等人 [16] 考察了 CFRP 层压板中的雷击诱发损伤，并表明当相邻铺层组之间的弹性失配显著时，铺层错位可能加剧内部分层。总之，这些研究说明了将工艺、材料结构、性能、监测和寿命终结管理视为复合材料工程中相互关联的要素的价值。未来的 CFRP 系统将需要可制造的材料结构、响应灵敏的检测方法、具有物理基础且高效的模型，以及平衡资源效率、环境安全和职业安全的材料回收途径。
数据可用性声明
本研究中未创建或分析任何新数据。数据共享不适用于本文。
利益冲突
Hyunjin Cho 和 Jiadeng Zhu 分别任职于全州启贤学院和 Brewer Science Inc.。作者声明本研究是在不存在任何可能被解释为潜在利益冲突的商业或财务关系的情况下开展的。
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