传统碳纤维复合材料固化依赖热压罐工艺，单次固化周期长达数小时，能耗巨大。近期，利用碳纤维自身在450纳米蓝色激光照射下的光热转换特性，科研团队实现了复合材料百秒级原位固化，固化时间从传统6小时压缩至100秒，能耗从6912千焦降至0.45千焦，降幅达99.99%。这一技术无需外部加热设备或模具，为碳纤维复合材料的高速、低成本制造开辟了全新路径。
该技术的核心原理是利用碳纤维自身的光热转换特性作为内热源。当450纳米蓝色激光照射碳纤维表面时，碳纤维在100至200毫秒内将光能转化为热能，树脂温度迅速升至220至240℃，触发开环易位聚合反应，实现快速固化。这一过程从原理上颠覆了传统热压罐依赖外部热传导的固化模式——热量不再从模具外部缓慢传入，而是由纤维内部直接产生，传热路径极大缩短。
在固化质量方面，纤维体积分数达70.8%，孔隙率控制在0至1.5%，拉伸模量106.7 GPa，拉伸强度1.48 GPa，固化度96%至98%，玻璃化转变温度约160℃。打印速度1.5米/分钟，可制造高宽比750:1的悬空梁结构。固化度与力学性能均达到或超过传统热压罐工艺水平，表明百秒级固化并未以牺牲材料性能为代价。
从能耗与效率角度审视，传统热压罐单次固化能耗约6912千焦，光热原位固化仅需0.45千焦，能耗降幅达99.99%。固化时间从6小时压缩至100秒，压缩比超过99.9%。这意味着在大规模生产场景下，制造效率将实现数量级跃升。传统热压罐还需要大型压力容器、真空系统和高能耗加热设备，而光热固化仅需激光光源，设备投入与占地面积大幅缩减。
该技术的另一个突破是无模具制造能力。通过光热原位固化实现“自支撑”成型，结合折纸式无模具3D打印路径——平面打印后折叠成型——总生产周期可缩短95%，综合制造成本降低90%。该方案兼容热塑性与热固性体系，可生产远超设备物理尺寸的大型结构件，突破了传统制造对模具尺寸和成型空间的依赖。
与光热固化并行发展的快固环氧预浸料体系同样值得关注。该体系采用改性双氰胺、咪唑衍生物等潜伏型固化剂，在140至160℃工艺区间内2至4分钟完成交联固化，起始玻璃化转变温度最高可达170℃。这种“热进热出、高温脱模”的连续化生产模式，使热固性材料有望以接近热塑性材料的速度实现规模化制造。两者结合，可在不同工艺场景下灵活匹配固化方案。
碳纤维复合材料制造长期受限于固化周期长、热压罐投资大、能耗高三大瓶颈。光热原位固化技术同时解决了速度和能耗问题，快固体系解决了脱模效率问题。当固化不再是产能瓶颈，碳纤维复合材料的大规模工业化应用将迎来真正的拐点。特别是对新能源汽车和风电叶片等需要大批量、连续化生产的领域，百秒级固化意味着产线节拍可以从“小时”压缩至“分钟”。
在应用场景方面，该技术适用于航空航天结构件快速成型、风电叶片连续制造、新能源汽车部件规模化生产等多种场景。高宽比750:1的悬空梁制造能力表明，该技术在复杂结构一体化成型方面具有独特优势，传统工艺难以实现的超大高宽比结构件可通过光热固化直接成型。
光热原位固化与快固环氧体系的出现，标志着碳纤维复合材料制造正从“小时级热压罐时代”迈向“百秒级光热时代”。当固化不再是产能瓶颈，碳纤维复合材料的大规模工业化应用将迎来真正的拐点。更多复合材料前沿动态，尽在复材云集。
