英國(guó)留學(xué) 復(fù)合材料的研究一流的理工大學(xué)起著主導(dǎo)作用

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   從某種意義上來(lái)說(shuō),復(fù)合材料的研究深度和應(yīng)用廣度,及其生產(chǎn)發(fā)展的速度和規(guī)模,已成為衡量一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)先進(jìn)水平的重要標(biāo)志之一。國(guó)外有人將21世紀(jì)稱為復(fù)合材料的世紀(jì),它被廣泛地應(yīng)用于航空航天、汽車、電子電氣、建筑、健身器材等領(lǐng)域。
    進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),全球復(fù)合材料市場(chǎng)快速增長(zhǎng),歐洲產(chǎn)量最高的國(guó)家為德國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、西班牙和意大利,五個(gè)國(guó)家的復(fù)合材料產(chǎn)量占到歐洲總產(chǎn)量的三分之一以上;碳纖維及其復(fù)合材料市場(chǎng),日本的三家企業(yè)就占據(jù)了世界市場(chǎng)近80%的份額;在世界造船業(yè)時(shí)常位列第一的韓國(guó)也加強(qiáng)對(duì)復(fù)合材料的研發(fā)。
    復(fù)合材料的發(fā)展帶來(lái)多個(gè)領(lǐng)域的材料革命,也使各方漸成群雄逐鹿之勢(shì)。
    為加快發(fā)展和不斷開(kāi)發(fā)復(fù)合材料,在國(guó)外,不僅國(guó)際頂尖大學(xué)開(kāi)設(shè)復(fù)合材料研究所,政府及軍隊(duì)中也有復(fù)合材料的專門(mén)研究機(jī)構(gòu),而產(chǎn)業(yè)公司對(duì)復(fù)合材料的開(kāi)發(fā)研究、設(shè)計(jì)、制造無(wú)疑是最大最活躍的促進(jìn)因素。
    大學(xué)實(shí)驗(yàn)室
    溫帶海洋性氣候的英國(guó),與一些急功近利國(guó)家相比,顯得溫和許多。然而在應(yīng)用型的復(fù)合材料研究上,英國(guó)并沒(méi)有慢半拍。
    英國(guó)對(duì)于復(fù)合材料的研究,一流的理工大學(xué)起著主導(dǎo)作用,包括帝國(guó)理工學(xué)院、曼徹斯特大學(xué)、謝菲爾德大學(xué)、伯明翰大學(xué)、諾丁漢大學(xué)等。
    在復(fù)合材料研究領(lǐng)域,帝國(guó)理工學(xué)院是首屈一指的,甚至在全世界也是聲名赫赫。根據(jù)《泰晤士報(bào)》的大學(xué)排名,帝國(guó)理工學(xué)院在全英綜合排名第三,世界排名也穩(wěn)居前十位。
    該校復(fù)合材料中心成立于1983年,下設(shè)航空航天學(xué)院,學(xué)院共有八個(gè)部門(mén):航空、化工、化學(xué)、土木工程、機(jī)械工程、材料、數(shù)學(xué)和物理。
    地處歐洲大陸中心地帶、經(jīng)濟(jì)輻射力遍及整個(gè)歐洲的工業(yè)強(qiáng)國(guó),德國(guó)在復(fù)合材料研究表現(xiàn)也很突出。大學(xué)方面,克勞斯塔爾工業(yè)大學(xué)、慕尼黑工業(yè)大學(xué)、魏瑪大學(xué)、達(dá)姆施塔特工業(yè)大學(xué)、奧格斯堡大學(xué)的復(fù)合材料研究都較為出色。
    克勞斯塔爾工業(yè)大學(xué),建立于1775年,是德國(guó)著名的工業(yè)大學(xué)之一??藙谒顾柟I(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院始于1944年,是德國(guó)物理冶金學(xué)科的三強(qiáng)之一。該院是一個(gè)門(mén)類齊全的材料科學(xué)與工程研究群體,其鎂合金、鈦合金、材料織構(gòu)等研究處于國(guó)際先進(jìn)水平。其中,鎂基材料課題組每年均獲得多項(xiàng)德國(guó)中子源歐盟實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題資助,合作開(kāi)展鎂合金及鎂基復(fù)合材料織構(gòu)的測(cè)試、分析和模擬工作。
    除了英、德兩大工業(yè)國(guó),在歐洲還有許多國(guó)家的一流大學(xué)在復(fù)合材料研究領(lǐng)域卓有成效。這其中包括法國(guó)的國(guó)立波爾多第一大學(xué)、里昂大學(xué)、南特中央理工大學(xué)以及俄羅斯國(guó)立核研究大學(xué)。
    日本是碳纖維工業(yè)技術(shù)最為發(fā)達(dá)的國(guó)家。日本的大學(xué)中,東京大學(xué)、東北大學(xué)以及日本京都大學(xué)等都是這一領(lǐng)域頂尖研究院校。
    東京大學(xué)是亞洲創(chuàng)辦最早的大學(xué)之一,1684年創(chuàng)立,也是日本排名最高的學(xué)府,校友包括7名諾貝爾獎(jiǎng)得主、16名首相、21名國(guó)會(huì)議長(zhǎng)等。材料系下屬于最大的學(xué)部工學(xué)部。
    東京大學(xué)熱衷于和企業(yè)之間的共同研發(fā),曾研發(fā)出碳素纖維復(fù)合材料的汽車零部件成功將車身重量減輕40-70%。這一項(xiàng)目是與日本的一些大公司合作完成的,包括東麗株式會(huì)社、三菱麗陽(yáng)株式會(huì)社、東洋紡織株式會(huì)社和高木精工株式會(huì)社。
    相對(duì)于歐洲和日本,韓國(guó)的大學(xué)會(huì)稍顯遜色,其研究主要蘊(yùn)含于企業(yè)支撐的研究單位里。韓國(guó)復(fù)合材料事業(yè)的特點(diǎn)表現(xiàn)為,起步晚,但是起點(diǎn)高、發(fā)展快。復(fù)合材料廠和一些研究機(jī)構(gòu)也是80年代陸續(xù)建立起來(lái)的,但復(fù)合材料制品如船體材質(zhì)、釣魚(yú)竿、高爾夫球桿等在國(guó)際市場(chǎng)上占有重要的比例。
    國(guó)家實(shí)驗(yàn)室
    英國(guó)港口城市布里斯托爾,是世界聞名的復(fù)合材料生產(chǎn)基地及國(guó)際研發(fā)中心之一。2011年底,由英國(guó)國(guó)家商業(yè)、創(chuàng)新和技能部,西南RDA和歐洲地區(qū)發(fā)展基金部共同投資的英國(guó)國(guó)家復(fù)合材料中心(NCC)于此成立。
    NCC由英國(guó)布里斯托爾大學(xué)擁有并托管,由大學(xué)、韋斯特蘭公司、空中客車公司、羅爾斯羅伊斯公司、吉?jiǎng)P恩、Umeco和維斯塔斯組成的督導(dǎo)委員會(huì)進(jìn)行經(jīng)營(yíng),從事大規(guī)模的復(fù)合材料研發(fā)和生產(chǎn)。
    在復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域,當(dāng)前最熱門(mén)的大概非航空航天領(lǐng)域莫屬。與傳統(tǒng)飛機(jī)材料相比,復(fù)合材料具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕以及耐腐蝕的優(yōu)勢(shì),因此,一般國(guó)家航空航天研究院都設(shè)有材料研究中心。
    德國(guó)航空航天研究試驗(yàn)院(DLR),總部設(shè)在科隆,建于1969年,屬于德國(guó)政府研技部。DLR下設(shè)科隆的材料研究所、斯圖加特的設(shè)計(jì)研究所以及結(jié)構(gòu)研究所,研究領(lǐng)域包括金屬材料、陶瓷材料以及各類復(fù)合材料等。
    日本涉及航空航天復(fù)合材料研發(fā)實(shí)驗(yàn)室主要有:日本國(guó)立材料研究所、日本宇宙航空研究開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)和機(jī)械技術(shù)研究所。
    當(dāng)然,法國(guó)、俄羅斯等工業(yè)大國(guó),誰(shuí)也不敢有絲毫怠慢,都設(shè)有國(guó)家級(jí)科研機(jī)構(gòu),如法國(guó)國(guó)家航空航天研究院和全俄航空材料研究院。
    除了航空航天領(lǐng)域,汽車、船舶等交通工具以及高爾夫球桿等體育制品也是復(fù)合材料的應(yīng)用重點(diǎn)。
    瀕臨太平洋[-1.41% 資金 研報(bào)]的韓國(guó)向來(lái)重視船舶業(yè)的發(fā)展。韓國(guó)機(jī)械研究所是一個(gè)國(guó)立研究所,研究領(lǐng)域包括機(jī)械、材料、船舶和航空航天技術(shù)。在材料工程部,復(fù)合材料是其主要的研究?jī)?nèi)容,進(jìn)行纖維增強(qiáng)塑料的應(yīng)用研究,如成型工藝、應(yīng)力分析、復(fù)合材料設(shè)計(jì)等。
    此外,韓國(guó)科學(xué)技術(shù)研究所聚合物科學(xué)和工程部也有多個(gè)部門(mén)進(jìn)行復(fù)合材料研究工作。
    公司實(shí)驗(yàn)室
    復(fù)合材料具有單一材料所不具備的優(yōu)良性能,因此倍受實(shí)業(yè)界的青睞。因此,與其他材料不同的是,復(fù)合材料最前沿的研究不是大學(xué)實(shí)驗(yàn)室或者國(guó)家科研機(jī)構(gòu),而往往誕生于工業(yè)企業(yè)中。
    空中客車公司,是歐洲一家飛機(jī)制造公司,1970年于法國(guó)成立。其創(chuàng)立的公司來(lái)自的國(guó)家包括有德國(guó)、法國(guó)、西班牙與英國(guó),由歐洲兩個(gè)最大的軍火供應(yīng)制造商歐洲航空防務(wù)航天公司(80%股份)和英宇航系統(tǒng)公司(20%股份)共同擁有。
    空中客車公司是首家在大型民用飛機(jī)上廣泛采用復(fù)合材料的飛機(jī)制造商。近三十年來(lái),空中客車飛機(jī)的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)重量日益增加,從最初的A300飛機(jī)的不足5%,到A380飛機(jī)的25%,再到A350XWB的50%以上,不斷突破,也代表著行業(yè)內(nèi)復(fù)合材料技術(shù)的最新進(jìn)展。
    德國(guó)戴姆勒股份公司是全球最大的商用車制造商,旗下包括梅賽德斯-奔馳汽車、梅賽德斯-奔馳輕型商用車、戴姆勒載重車和戴姆勒金融服務(wù)等四大業(yè)務(wù)單元。
    從2004年起就在SLR邁凱輪賽車上使用碳纖維的戴姆勒公司,也在加大力度對(duì)復(fù)合材料的開(kāi)發(fā)力度,并于2012年4月開(kāi)始與全球領(lǐng)先的碳纖維制造商日本化工公司東麗進(jìn)行意向合作,用以生產(chǎn)汽車所用復(fù)合材料零部件。
    沃爾沃汽車材料中心開(kāi)發(fā)工程師Per-Ivar Sellergren曾在媒體上表示:電動(dòng)及混合動(dòng)力汽車的未來(lái)取決于復(fù)合材料。
    目前,沃爾沃汽車公司瑞典哥德堡的工程師與英國(guó)倫敦帝國(guó)理工學(xué)院航空系的研究人員合作,致力于解決困擾所有汽車生產(chǎn)商的重量問(wèn)題。
    日本是復(fù)合材料強(qiáng)國(guó),尤其是碳纖維有著悠久的歷史。日本的東麗、帝人東邦和三菱麗陽(yáng)三家企業(yè)占據(jù)了世界碳纖維及其復(fù)合材料市場(chǎng)近80%的份額。
    在衛(wèi)星、無(wú)水膠印板材、凈水器、醫(yī)用透析設(shè)備、碳纖維跑車、體育用品等多種產(chǎn)品中,都可見(jiàn)東麗的標(biāo)簽。東麗(TORAY)株式會(huì)社成立于1926年,總部位于日本東京。東麗集團(tuán)是世界著名的以有機(jī)合成、高分子化學(xué)、生物化學(xué)為核心技術(shù)的高科技跨國(guó)企業(yè),是久負(fù)盛名的“化纖王國(guó)”,在全球19個(gè)國(guó)家和地區(qū)擁有200家附屬和相關(guān)企業(yè),年銷售額超過(guò)120億美元。擁有雇員35000名。
    東麗公司的理念是“研發(fā)是東麗公司走向未來(lái)的關(guān)鍵”,旗下共有四個(gè)研究院。2002年5月,東麗纖維研究所(中國(guó))有限公司成立于江蘇南通,與日本東麗株式會(huì)社共同致力于中國(guó)的纖維及復(fù)合材料研究。
    韓國(guó)在復(fù)合材料微觀力學(xué)、壽命預(yù)測(cè)、風(fēng)機(jī)葉片全壓靜力試驗(yàn)和聲發(fā)射檢測(cè)等基礎(chǔ)性研究、耐蝕乙烯基酯樹(shù)脂,以及擺式列車復(fù)合材料車輛外殼上有長(zhǎng)足發(fā)展,復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)水平比較高。
    SK集團(tuán)是韓國(guó)三大企業(yè)集團(tuán)之一,主要以能源化工、信息通信為兩大主力產(chǎn)業(yè)。SK及其附屬機(jī)構(gòu)在全球40多個(gè)國(guó)家和地區(qū)擁有250多個(gè)辦事處和子公司。在2013年《財(cái)富》雜志的全球500強(qiáng)排名上,SK位居第57位。
    此外,韓國(guó)三星重工業(yè)公司、韓國(guó)纖維公司在復(fù)合材料研發(fā)及應(yīng)用領(lǐng)域也都有不俗的表現(xiàn)。