研究方向

Research

为了应对日益严峻的环境、能源和资源问题，同时实现社会的绿色转型与可持续发展目标，我们正在针对先进复合材料展开性能评价和预测，特别是在交通、可再生能源等产业领域提供轻量化结构解决方案的应用。适用于复杂结构成形和回收再利用的短切碳纤维强化复合材料在高速成形时所产生的复杂内部结构会显著影响材料的性能表现。这使得传统的复合材料力学和CAE模型无法准确预测材料性质和使用寿命，从而极大程度上限制了这类新型复合材料的应用。为了解决这些问题，我们通过融合材料力学、多尺度建模仿真、细观X光CT三维扫描等最新技术，全面评估先进复合材料的成形过程、内部结构和力学性能。

高性能的短切碳纤维复合材料在材料性能上存在显著的离散度。因此，为了在结构组件上实现该材料的应用，除了关注材料特性的均值外，研究材料特性的离散程度也是不可或缺的。本研究室通过蒙特卡洛模拟等统计模拟方法，在考虑了材料的成形过程、内部结构和力学性能的基础上，从概率论的角度实现了对材料离散特性的预测和控制，从而促进了高性能新材料在产业上的迅速应用。

为了实现先进复合材料等新材料的快速且经济的产业应用，除了进行针对材料特性评估和控制的细节理论技术研究（analysis），还需要展开面向应用目标的，从全局把握各种理论的合理近似和分配的，综合体系化的技术研究（synthesis）。