當波音787機身超過50%由碳纖維復合材料制成時，一個問題重新定義了整個航空航天工業：如何安全且高效地連接這些先進材料？傳統的膠黏與機械緊固方式在環境老化與結構增重方面都存在局限。而如今，共固化技術（Co-Curing Technology）正成為突破性解決方案。本文由 MDC模具 帶您深入了解熱塑與熱固材料共固化如何重塑復合材料連接設計。

1. 共固化原理：熱塑與熱固的“化學共舞”

在復合結構中，共固化技術通過同步加熱與加壓，使熱塑性與熱固性材料直接結合，形成無縫的分子級界面。這種工藝融合了熱塑材料的柔韌性與熱固材料的剛性，實現了“剛柔并濟”的理想結合。

以空客A350使用的PEEK基碳纖維帶為例，共固化工藝主要包括三個關鍵階段：

1. 分子界面重構：通過紫外等離子體表面活化，在CF/PEEK表面引入含氧極性基團，使接觸角從80.22°降至67.49°，實現與環氧樹脂層的納米級浸潤。
2. 熱力學精確控制：在130°C真空條件下，熱塑基體達到最佳流動性，與熱固預浸料網絡相互滲透。在10–15 MPa壓力下，界面孔隙率控制在0.5%以下。
3. 多尺度增強設計：通過七向三維編織碳纖維層構建“微鋼筋”網絡，使界面剪切強度提高68%，疲勞壽命是傳統膠黏連接的4.39倍。

2. 性能對比：超越傳統連接方式

與機械連接及單一熱固膠接相比，共固化技術在效率與性能上實現了顯著突破：

突破性創新：

• 自愈合界面：東麗（Toray）開發的焊接中間層可在300°C下實現微裂紋自愈，使連接壽命延長300%。
• 智能監測：武漢大學開發的ZnO納米線功能化纖維可實時監測應變并提升導熱效率17%，從而縮短固化時間40%。

3. 行業應用：從實驗室到藍天

航空制造革命

波音（Boeing）與東麗（Toray）聯合開發了采用共固化碳纖維技術的焊接式機身結構。CFRP部件的連接時間從8小時縮短至20分鐘，飛機減重1.2噸，燃油效率提升15%。

新能源汽車輕量化

Tesla Cybertruck的電池外殼采用基于PA6的共固化連接結構，使碰撞能量吸收率提高70%，生產成本降低40%，成為電動汽車復合材料大規模應用的重要里程碑。

醫療器械工程

強生公司（Johnson & Johnson）在骨科植入物中采用PEEK/熱固樹脂共固化界面，使骨結合速度加快50%，術后感染率降低至0.3%。

4. 未來趨勢：可持續與智能化共固化

• 循環制造：空客的回收系統實現熱塑性連接部件100%可回收，相比傳統熱固工藝減少86%的碳纖維浪費。
• 4D打印集成：美國ERAU大學的共軸直寫打印技術可同步沉積ZnO功能化纖維與熱固性樹脂，使復雜結構制造效率提升10倍。
• 數字孿生優化：西門子Teamcenter系統已實現共固化過程的實時仿真，將優化周期從3個月縮短至72小時，良品率達99.7%。

5. MDC模具在復合材料連接領域的角色

作為專業的復合材料模具與碳纖維模具制造商，浙江MDC模具有限公司為共固化技術的發展提供高精度成型解決方案。MDC在熱壓模具、SMC/BMC模具與熱成型模具領域的豐富經驗，確保在共固化過程中實現穩定壓力、均勻加熱與高尺寸精度。

通過整合仿真分析、精密加工與真空固化工藝，MDC幫助制造商實現高界面強度、低孔隙率與高重復性生產——從原型試制到批量生產均能提供一體化支持。

6. 結語：復合材料連接的未來前沿

從分子界面調控到大型結構裝配，共固化技術代表著復合材料連接的新范式。當熱塑的柔韌遇上熱固的剛強，新一代輕質、高韌性、可回收結構正在誕生——它將重塑航空、汽車與醫療產業的未來。

隨著MDC模具持續研發高精度模壓模具與復合材料模具，共固化技術已不再停留在實驗室，它正引領智能與可持續復合制造的新時代。