国际顶级期刊的最新研究成果，将碳纤维复合材料的固化时间从传统的6小时压缩至100秒，能耗降低超过四个数量级。这项光热原位固化技术不仅实现了无模具、无支撑的自由成形制造，更为航空航天、新能源汽车等领域的轻量化结构快速制造开辟了全新路径。
传统碳纤维复合材料制造长期受制于两大瓶颈：一是模具依赖，复杂零件的模具开发周期长达数月，成本占最终产品30%以上；二是固化周期长，热压罐工艺通常需要数小时甚至十几小时才能完成固化，严重制约生产效率。光热原位固化技术的出现，从根本上颠覆了这两大限制。
该技术的核心创新在于巧妙结合热响应性树脂体系与碳纤维的光热转换特性。研究团队选用双环戊二烯基热固性树脂作为基体，通过开环易位聚合反应实现快速交联固化。碳纤维在此体系中扮演双重角色：既是增强骨架，又是高效的光热转换器。当蓝色激光照射到碳纤维表面时，纤维能在100至200毫秒内吸收光能并转化为热能，将周围树脂温度迅速提升至220至240摄氏度，触发树脂的原位快速固化。
这种局部加热策略的能量利用精准度令人瞩目。数据显示，制造一个双层复合支架，传统工艺能耗高达6912千焦，而光热固化技术仅需0.45千焦，能耗降低幅度超过99.99%。这一突破不仅意味着制造成本的大幅下降，更代表着复合材料制造向绿色、低碳方向迈出了关键一步。
在性能数据方面，该技术展现出令人瞩目的成熟度。连续碳纤维增强复合材料的纤维体积分数可达70.8%，孔隙率低至0至1.5体积百分比，这一指标已接近甚至超越传统热压罐工艺水平。力学测试表明，打印试样的拉伸模量达106.7吉帕，拉伸强度达1.48吉帕，与采用传统浇铸工艺制备的试样性能相当。
玻璃化转变温度是衡量热固性树脂耐热性能的关键指标。该技术制备的复合材料玻璃化转变温度约为160摄氏度，表明其具有良好的热稳定性，可满足多数结构应用场景的需求。此外，不连续碳纤维增强复合材料的弯曲模量达8吉帕，弯曲强度达100兆帕，固化度高达96%至98%，充分验证了光热固化工艺的可靠性。
在应用场景层面，这项技术的产业化前景极为广阔。在航空航天领域，该技术可实现复杂曲面结构件的快速制造，无需等待数月模具开发周期，大幅缩短新型飞行器研发迭代周期。打印速度可达1.5米每分钟，且可通过提升激光功率进一步提高，配合六轴机械臂可实现长达1.8米路径的连续空中打印，为大型机翼、机身段等关键部件的制造提供了可能。
在能源领域，该技术展现出独特的现场修复潜力。风电叶片、输油管道等大型设施往往地处偏远，传统维修需将部件返厂，耗时耗力。而光热固化增材制造设备可现场部署，直接在损伤部位打印修复层，实现就地修复，显著降低运维成本。
