网站整改中

面对航空航天领域对飞行器升级换代的迫切需求，开发兼具更高比强度、优异环境适应性和轻量化的蜂窝结构至关重要。传统铝合金蜂窝存在热膨胀系数高、易电化学腐蚀等问题；芳纶蜂窝则面临吸水率高、易紫外线老化的挑战。此外，碳纤维面板与传统蜂窝芯材之间因热膨胀系数差异导致的结构变形、开裂问题也亟待解决。

针对上述挑战，开发轻量化、高强度的短切碳纤维增强聚合物（S-CFRP）蜂窝结构成为一种极具前景的解决方案。

姑苏实验室复合材料研究团队近期取得重要进展。团队通过创新的纳米缝合技术，成功研制出高强度短切碳纤维纸?；诖耍墙⒘司返挠邢拊Ｐ驮げ釹-CFRP蜂窝力学性能，并采用模具热压工艺，制备出边长仅为2.75毫米的小孔径蜂窝结构，其密度低至47.6 kg/m3（如图1所示）。

图1：短切碳纤维增强聚合物(S-CFRP)蜂窝。(B) 蜂窝成品；(C) 蜂窝详细尺寸。

关键性能测试表明，该新型S-CFRP蜂窝表现卓越。相较于当前主流密度为48.06 kg/m3的芳纶蜂窝，该S-CFRP蜂窝抗压强度提升了21%，L方向和W方向剪切强度分别提高了42%和59%（如图2所示）。

图 2 蜂窝剪切试验：（A） L 方向剪切试验设备;（B） L 向剪切试验试样失效照片;（C） L 方向的剪切应力-应变曲线;（D） W 方向剪切试验设备;（E） W 方向剪切试验试样失效照片;（F） W 方向的剪切应力-应变曲线。

此项研究成功实现了小尺寸蜂窝结构与超低密度的协同优化。其建立的有限元模型预测结果与实验数据高度吻合，为后续结构优化设计和寿命预测提供了可靠依据。该工作不仅提供了低成本、轻量化、高强度S-CFRP蜂窝的先进制备方法和精准仿真模型，更在提升飞行器结构减重效率和力学性能方面展现出显著的工程价值，于航空航天等高端装备领域具有广阔的应用潜力。

该项研究成果以“Design and preparation of a low density, high strength honeycomb structure with short-cut carbon fiber and the performance analysis”为题，发表于国际知名期刊《Polymer Composites》2025年46卷8期（第7213-7227页）。

论文链接： https://doi.org/10.1002/pc.29425