热塑性复合材料（TPCs）凭借其高比强度、高比刚度、可回收性及快速成型等优势，已成为航空航天、汽车、建筑等高端工程领域的研究热点。近年来，TPCs在材料开发、制备技术及工程应用方面取得显著进展，推动了相关产业的技术升级与结构优化。
一、材料开发：高性能树脂与纤维的协同创新
TPCs的性能核心在于树脂基体与增强纤维的协同作用。在树脂领域，耐高温、高韧性聚醚醚酮（PEEK）、聚苯硫醚（PPS）和聚醚酰亚胺（PEI）成为主流选择。其中，无定形PEI因加工温度低、成本可控，在飞机结构件中应用广泛；而半结晶PEEK则凭借250℃长期耐热性和优异的机械性能，成为航空主承力结构的候选材料。为解决PEEK加工温度高、粘度大的问题，低熔点聚芳醚酮（LM-PAEK）被开发出来，其350-385℃的宽工艺窗口显著提升了自动化加工效率，并降低了残余成型应力。
纤维增强方面，碳纤维、玻璃纤维与芳纶纤维的复合体系不断优化。连续纤维增强技术通过将纤维长度延长至数千米，配合热塑性树脂浸渍工艺，制备出层压板、预浸带等中间材料。例如，碳纤维/PEEK单向预浸胶带已通过航空级认证，其强度与模量指标可满足主结构部件需求。此外，短纤维增强技术通过将0.2-0.6mm纤维混入熔融树脂，实现复杂结构件的一体化成型，虽机械性能提升有限，但成本优势显著。
二、制备技术：从实验室到工业化的跨越
TPCs的制备技术正突破传统热压罐工艺的限制，向高效、低成本方向演进。熔体浸渍法通过挤压器将熔融树脂喂入纤维模具，实现纤维与树脂的强制浸渍，适用于长纤维增强颗粒生产；而粉末浸渍法则利用静电吸附将树脂粉末附着于纤维表面，再通过加热熔结完成浸润，工艺速度快且成本低。
原位成型技术是近年来的重大突破。该技术通过热源将预浸带中的树脂加热熔融，配合压力辊加压铺放，实现超大、超厚制件的无模具成型。相较于热压罐工艺，原位成型生产周期缩短80%，成本降低30%以上。例如，在飞机机翼蒙皮制造中，原位成型技术可实现每分钟60米的铺放速度，且层间质量与烘箱固化工艺相当。
焊接技术的成熟进一步推动了TPCs的工程化应用。电阻焊接、感应焊接及超声焊接技术通过热塑性树脂的熔融-固化特性，实现了复合材料部件的高强度连接。其中，感应焊接利用涡流效应加热焊接界面，避免了机械紧固件带来的应力集中问题；而超声焊接则通过高频振动产生摩擦热，适用于大批量自动化生产。
三、工程应用：航空航天领域的规模化突破
TPCs在航空航天领域的应用已从次承力结构向主承力结构拓展。在民用航空方面，空客A380机翼前缘、翼肋及发动机塔架盖大量采用碳纤维/PPS复合材料，通过电阻焊接技术实现筋条与蒙皮的一体化成型，使结构减重20%以上。湾流G650公务机的垂直尾舵则采用碳纤维/PEI材料，结合感应焊接技术，替代传统金属铰链，成本降低20%的同时，疲劳寿命提升3倍。
在航天领域，TPCs的应用正推动运载器的轻量化革命。某型火箭发动机壳体采用碳纤维/PPS预浸带，通过激光辅助纤维铺放技术制备出直径1.3米、长度2.5米的原理样机，其爆破压强达23.9MPa，技术成熟度达到TRL5级。此外，TPCs的可回收性使其在卫星结构件中展现出独特优势，某型卫星承力筒通过热塑性树脂的熔融重塑，实现了多次空间任务后的材料再利用。
TPCs的研究进展正深刻改变高端制造领域的材料体系与工艺范式。未来，随着材料成本下降、制备技术成熟及连接工艺优化，TPCs有望在新能源汽车电池壳体、建筑轻量化构件等领域实现更大规模应用，成为推动绿色制造与可持续发展的关键力量。
