面向热功能应用的聚合物复合材料增材制造综述
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作者:
作者单位:

1南方科技大学连续碳纤维增强复合材料智能制造深圳市重点实验室,深圳 518055;2南方科技大学自动化与智能制造学院,深圳 518055

作者简介:

通讯作者:

熊异,男,副教授(正高级),博士生导师,长期从事智能增材制造与机械优化设计交叉领域研究,当前研究方向包括:智能化设计与制造、复合材料增材制造、面向增材制造的设计、智能材料与结构。 先后承担有科技部重点研发计划项目课题、国家自然科学基金面上/青年及省市级项目多项。在Nature Communications, Additive Manufacturing, Composite Science and Technology等国际学术期刊上发表论文60余篇。E-mail: xiongy3@sustech.edu.cn。

中图分类号:

TB381

基金项目:

国家自然科学基金面上项目(52575290);“珠江人才计划”引进创新创业团队项目(2021ZT09X256)。


Review on Additive Manufacturing of Polymer-Based Composites for Thermal Functional Applications
Author:
Affiliation:

1Shenzhen Key Laboratory of Intelligent Manufacturing for Continuous Carbon Fibre Reinforced Composites, Southern University of Science and Technology, Shenzhen 518055, China;2School of Automation and Intelligent Manufacturing, Southern University of Science and Technology, Shenzhen 518055, China

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    摘要:

    聚合物复合材料因其轻量化、易加工、耐腐蚀等性能,在热功能应用中展现出独特优势。近年来,聚合物复合材料增材制造技术的前沿突破,为构筑具备可调热学性能与集成复杂功能的热功能器件提供了重要机遇。本文系统总结了面向热功能应用的聚合物复合材料增材制造研究进展,并从材料、工艺与结构设计3个维度总结了关键设计原则,包括导热填料的合理选择与定向调控、打印工艺参数优化及空间与仿生结构设计等,以实现热导率提升与热分布的精确调控。同时,梳理了其在热致动器、热界面材料、热隐身及高效散热系统等领域的初步应用。最后,本文指出增材制造、智能复合材料与多功能设计的深度融合趋势,并展望其在电子器件、机器人等应用的广阔前景,为新一代热功能系统的开发提供了创新思路。

    Abstract:

    Polymer-based composites exhibit unique advantages in thermal functional applications due to their lightweight, processability, and corrosion resistance. In recent years, advances in additive manufacturing of polymer-based composites have provided important opportunities for constructing thermal functional devices with tunable thermal properties and integrated complex functionalities. This paper summarizes recent progress in additive manufacturing of polymer-based composites for thermal functional applications and outlines key design strategies from three dimensions: Material, process, and structural design. These include rational selection and orientation control of thermally conductive fillers, optimization of printing parameters, and the design of spatial and bioinspired structures to achieve enhanced thermal conductivity and precise regulation of heat distribution. Meanwhile, their preliminary applications in thermal actuators, thermal interface materials, thermal cloaking, and efficient heat dissipation systems are reviewed. Finally, this paper highlights the trend toward deep integration of additive manufacturing, intelligent composites, and multifunctional design, and envisions broad prospects in electronics, robotics, and aerospace, providing innovative insights for the development of next-generation thermal functional systems.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

张皓博,熊异.面向热功能应用的聚合物复合材料增材制造综述[J].南京航空航天大学学报,2026,58(1):1-18

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  • 收稿日期:2025-11-17
  • 最后修改日期:2025-12-31
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  • 在线发布日期: 2026-03-10
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