英国的一个研究项目，正在试图实现复合材料行业的根本性变革。

  这一名为“高性能不连续纤维”（简称“HiPerDiF”）的项目，从2017年12月开始，一直到2020年结束，由英国工程与物理科学研究委员会（简称“EPSRC”）资助。

  该项目正在探索采用一种替代方法来生产高性能的碳纤维复合材料，即从不连续的而非连续的纤维开始。

  该项目由布里斯托大学布里斯托复合材料研究所（简称“ACCIS”）的Ian Hamerton教授领导，参与的合作伙伴包括：空客、丰田、BAE Systems、ELG Carbon Fibre Ltd.、Hitachi Chemical Co. Ltd.和几家复合材料的供应商，如索尔维和赫氏。

  HiPerDiF项目的研究人员认为，简化和自动化的生产流程将能够增加复合材料部件的产量。

  而且，如果更高的产量意味着使用更多的碳纤维，那么回收工艺是确保纤维得到回收和再利用的关键。

  换句话说，其目标是开发一种高产量的方法，以便能够方便地“再制造”（按照该团队的说法）回收的短纤维，并用于生产力学性能可与连续纤维相媲美的部件，如果与热塑性基体结合，这些部件可以循环使用多次。

  共同参与该项目研究的领路人Marco Longana博士解释说，HiPerDiF是一种高产量的生产方法，由布里斯托大学的HaNa Yu博士在一个早期项目（High Performance Ductile Composite Technology，简称“HiPerDuct”）中发明， 被用于生产高性能的定向不连续纤维增强复合材料（简称“ADFRC”）。

  他指出，如果不连续的纤维精准对齐，同时其长度明显长于临界的纤维长度，那么所获得复合材料的拉伸模量、强度和失效应变就与连续纤维复合材料的相当。

  这项生产技术可以处理长度在1～12mm之间的各种合成纤维和天然纤维，包括将纤维悬浮在水中，以及通过一个或多个喷嘴，将水/纤维混合物泵送到两块平行板之间的间隙中。

  Longana解释说，纤维排列依赖于纤维悬浮体在撞击到最远的板块时突然发生的动量变化，然后纤维落在不锈钢网的传送带上，并通过抽吸去除水分。

  这种排列好的纤维预成型体通过红外线得到干燥，然后与热塑性树脂或热固性树脂结合而形成预浸料。

  据解释这项工艺的文章介绍，最初的机器原型生产了67%纤维含量的样品，纤维取向在偏离单向�3�的范围之内。

  通过加工3mm的高强度碳纤维，样品在拉伸载荷下实现了115GPa的刚度、1510 MPa的强度以及1.41%的失效应变。

HiPerDiF技术图示（图片来自HiPerDiF）

  HiPerDiF技术可被用于通过与玻璃纤维的混合而订制复合材料的力学性能。

  这些研究人员们还注意到，回收的纤维，虽然保持了其刚性，但因去除浸润剂而受损，纤维表面因炭的形成而发生变化，同时影响纤维/基体粘接的表面活性也丧失。

  因此，HiPerDiF非常适合将回收纤维整合到一种有经济价值的高力学性能的材料中。

  Hamerton教授补充说，将这项研究与其他项目区分开来的关键特征之一是，使回收材料的力学性能和价值得到恢复从而生产出高性能复合材料的能力。

  该项目的研究成果，预示着复合材料及碳纤维的成本将被降低。