再生碳纤维毛毡纤维取向与克重多目标优化研究

作     者：刘锐 陈宏达 胡海晓 李书欣 王继辉 曹东风 张宇 李瑞奇 王洪荣 卢立哲 

作者机构：国家能源氢能及氨氢融合新能源技术重点实验室佛山仙湖实验室 上纬新材料科技股份有限公司 武汉理工大学理学院 武汉理工大学材料科学与工程学院 武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室 

出 版 物：《复合材料学报》 (Acta Materiae Compositae Sinica)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：湖北省自然科学基金(NO.20231j0223陈宏达) 国家自然科学基金(Grant No.52273080曹东风) 湖北省重点项目(JD)(2023BAA028胡海晓) 

主　　题：可回收树脂 再生碳纤维 纤维取向 响应面法 多目标优化 

摘      要：废弃复合材料的回收再利用具有重要意义，传统回收方法能耗高且易损伤材料结构，回收纤维取向杂乱，无法进行高价值利用。本文采用团队研发的新型可回收环氧树脂制备Ⅳ型储氢气瓶废弃复合材料为对象，研究碳纤维的高效回收方法。自主搭建纤维湿法取向装置制备纤维毡，探究湿法取向过程各工艺对再生纤维毡制备效果包括取向度及克重的影响；利用响应面法(RSM)建立取向度和克重目标模型并进行可靠性分析，结合非支配排序遗传算法Ⅱ(NSGA-Ⅱ)对湿法取向工艺参数进行多目标优化；采用优劣解距离法(TOPSIS)决策选择最优解，实验验证多目标优化结果。结果表明：各工艺条件对纤维毡取向度影响大小为纤维长度纤维含量分散剂含量滤网孔径；对纤维毡克重影响大小为纤维含量分散剂含量滤网孔径纤维长度。目标函数模型具有较高的准确性；多目标优化纤维毡制备最佳工艺为纤维长度3 mm、纤维含量6.37 g/L、分散剂含量13.37 g/L、滤网孔径0.75 mm；验证实验制备纤维毡取向度81.08%，与遗传算法预测取向度(81.84%)误差0.94%；实验制备纤维毡克重42.86 g/m2，与遗传算法预测克重(42.57 g/m2)误差0.68%。