自帶導電功能的復合材料，作為材料技術(shù)的最新研究方向，已經(jīng)納入民航視野。
復合材料的研發(fā)應該追溯到上世紀60年紀，那時噴氣客機剛剛投入使用。復合材料的優(yōu)勢也很明顯，在相同強度時，重量更輕，可以用來替代金屬。
波音第一代707客機沒有使用復合材料。不過60年代末，復合材料科技開始小范圍使用，不過在DC-9、DC-10、L-1011等飛機上使用量僅僅1%，747在當時算高的，也只有2%。
后來，復合材料的應用比例逐漸加大，757達到3%-4%，767達到5%?？湛捅亲骘w機A300也只有5%，A310接近10%。
80年代波音對復合材料提出了新標準，要求碳纖維拉伸彈性模量提高30%、拉伸強度提高50%。
A350碳纖維復材機翼
90年代以后，復合材料用量進一步提升，波音777達到11%，空客A330/340為13%-15%，A380達到25%。
目前，碳纖維復合材料已經(jīng)成為新一代客機的首選，波音787、空客A350的機身、機翼、舵面等大部件，均大量使用復合材料，波音787復合材料使用比例達到50%，空客A350復合材料使用比例達到53%，是目前現(xiàn)役客機中比例最高的。
A350復合材料使用率達到53%
碳纖維復合材料比金屬材料，具有可設計性，更高的強度、剛度等優(yōu)勢，正逐漸取代鋁合金成為飛機的主要結(jié)構(gòu)。
復合材料在民用飛機上的使用已經(jīng)成為衡量飛機先進性的標準之一，以及凸顯市場競爭力的重要籌碼。
但是，復合材料本身也有它的劣勢，例如，導電性能較差就是先天性問題，復合材料在受到雷擊時比一般金屬結(jié)構(gòu)損傷要嚴重得多。為了解決這一難題，制造商在復合材料的表面覆蓋超薄銅網(wǎng)解決導電問題。
現(xiàn)有復合材料導電示意圖，白色為介電聚合物材料，深灰色為導電涂料，黑線-一個全面的導電軌跡
目前，使用較為普遍的是復合材料固化時表面覆蓋銅網(wǎng)，行成一個金屬保護罩，在受到雷擊時順利導電，防止機體被破壞。但這只是第一層防護，在金屬保護罩外，復合材料還需使用兩層防腐涂層，一層鋁粉，一層封孔劑。
波音787在機翼表面覆蓋的銅制導電網(wǎng)，有效解決雷擊問題，但這種保護罩使用的銅絲長達57英里重達1噸。
空客A350則采用銅帶方案，用金屬條帶代替回流用的電纜，另外在靠近機載設備等要害部位，安裝金屬型材及條帶，這樣做的效果是減輕保護罩的重量，提高飛行效率。
787的復合材料采用碳纖維和環(huán)氧樹脂混合物，也稱為碳纖維增強塑料，模制成大筒形部分，然后在巨型烤箱中以高達350度的溫度烘烤
顯然，這些技術(shù)手段都是不得已而為之。雖然解決了導電問題，但卻削弱了復合材料在重量上的優(yōu)勢。
為了能夠徹底解決這一問題，航空制造商開始在復合材料本身上下起了功夫。而中國科學家也在這一過程中，開始發(fā)揮自己的影響力，空客（北京）工程技術(shù)中心與中航復合材料有限責任公司就是一個典型合作。
層間功能化，即向復合材料樹脂區(qū)引入增韌效果的熱塑網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，并進行預處理。針對導電問題，益小蘇教授希望在所有的纖維上附載納米尺度的導電線狀材料，再將處理過的熱塑性網(wǎng)絡轉(zhuǎn)入復合材料的層間區(qū)域。
據(jù)益小蘇教授介紹，采用“層間功能化”技術(shù)制造的復合材料板，同時具備抗沖擊性能和電導率,可以使復合材料可以成功抵御電擊。
現(xiàn)在，導電復合材料還處在科研階段，空客希望明年能夠首先進行實驗室測試，然后進行大部件地面模擬測試。
但是，雖然實驗即將開始，但距離實用還有一定距離。畢竟，任何一款應用在飛機上的新技術(shù)都需要10年以上的驗證、適航、取證。
本文作者：FEI
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