釜山国立大学创新FRP制造工艺,为高端设备制造带来新突破
2025-09-02 10:22
来源:釜山国立大学
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本世纪机器人领域变革浪潮中,软体机器人备受瞩目,受折纸启发的可展开结构在航空航天、建筑和医疗领域也广受关注。然而,纤维增强聚合物(FRP)作为先进替代材料,在制造工艺的准确性和可靠性方面此前尚未得到充分探索。

为填补这一知识空白,釜山国立大学科学家团队在聚合物科学与工程系副教授Dong Gi Seong带领下,提出用于FRP制造的多树脂分配工艺。该工艺结合刚性和柔性环氧树脂,能在整体结构内精确形成机械性能图案。研究成果已发表于《复合材料B部分:工程》。

Seong博士称,此项复合材料制造技术新颖高效,能实现灵活弯曲且保持强大结构性能,克服了传统单一树脂系统和手动工艺的局限,可选择性控制整体复合材料的刚度和柔韧性。

研究人员借此实现了柔性弯曲,同时不损害先进可展开结构所需的结构完整性,成功制造出三角圆柱形折纸结构,彰显了该方法在生产耐用、高性能FRP复合材料方面的潜力。这些复合材料刚性部分弯曲模量达6.95 GPa,可折叠部分为0.66 GPa,弯曲半径小于0.5毫米,在重复循环下具备高应变耐受性的灵活性和稳定性。此外,所制造结构重量轻、机械强度高,能进行伸展、压缩、弯曲、扭转和展开等复杂运动,应用前景广阔。

Seong博士表示,该创新技术有望在多个科技领域带来重大突破,应用领域涵盖机器人部件(如变形金刚机器人关节)、太空应用可展开部件(如可展开太阳能电池板和太阳帆航天器)、可折叠和可卷曲电子基板或盖板、建筑设计(如帐篷、军用或应急避难所)以及下一代汽车可变形车轮等。

该研究为实现紧凑存储、精确部署且保持机械耐久性的结构奠定基础,将产生长期社会影响,包括提高灾害响应应急帐篷和可穿戴防护设备的可靠性、提升低地球轨道卫星系统运输效率、加速全球天基互联网推广等。长远来看,该技术可为机器人应用铺平道路,推动动力服、人形关节和自适应电子设备发展,指导可变形轮子和自适应结构材料选择,实现节能移动系统,有望成为日常生活中需要可部署性和耐用性的下一代技术的基础。

更多信息: Seung Mo Son 等,《可展开纤维增强聚合物在先进整体式刚柔机器人中的应用》,《复合材料 B 部分:工程》(2025 年)。

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