復合材料與金屬均一材料相比具有自身的特殊性，復合材料作為“材料”的同時本身又是一種“結(jié)構(gòu)”。近來年，我國風力發(fā)電、航空航天工業(yè)的發(fā)展，為夾芯復合材料的材料研發(fā)、結(jié)構(gòu)設(shè)計、工藝開發(fā)提供了很好的契機。夾芯復合材料理念為“高強度剛度、低重量”要求嚴格的產(chǎn)業(yè)提供了全新的材料、結(jié)構(gòu)、工藝的解決方案；使復合材料從傳統(tǒng)單層實心玻璃鋼向夾芯玻璃鋼的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)了產(chǎn)品升級，提高了市場競爭力。可以認為，夾芯復合材料作為朝陽產(chǎn)業(yè)，在我國擁有巨大的市場容量和發(fā)展空間。

 

    夾芯復合材料也被形象稱為“三明治材料”或“三明治結(jié)構(gòu)”，這種材料和結(jié)構(gòu)由上下兩層抗拉抗壓性能優(yōu)異的表層材料（層合木板、金屬、玻璃鋼、碳纖維或芳綸纖維增強樹脂基體塑料）、輕質(zhì)高強并抗剪切的夾芯材料和膠黏劑構(gòu)成。常見的夾芯材料有蜂窩板、巴爾沙輕木和各種高分子的泡沫等。“三明治”夾芯為結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了高剛度、高強度、低重量的優(yōu)異組合，從而實現(xiàn)了產(chǎn)品卓越的強重化。以船艇和高速列車車體為例，在不折損結(jié)構(gòu)剛度強度的同時，重量的減輕帶來了動力產(chǎn)品加速提速性能、操縱性能、運能運力的提升，而運能的提升又達到了節(jié)能環(huán)保的效果。

 

    采用“三明治”夾芯復合材料生產(chǎn)產(chǎn)品，夾芯材料的選擇上應當首先注意材料在力學、極限溫度等方面的性能特點，選擇合適的材質(zhì)，進而配合表層材料和黏結(jié)劑樹脂基體的選擇，包括纖維種類、克重、層數(shù)、夾芯材料密度、厚度。對整個鋪層結(jié)構(gòu)作出鋪層設(shè)計。

 

    結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法有幾種，船艇的夾芯材設(shè)計規(guī)范，我國主要使用國外船級社的規(guī)范指導。另外，使用公式計算軟件做典型鋪層設(shè)計以實用及Ansys、Femap等有限元計算軟件做整體結(jié)構(gòu)分析計算的方法。

 

    由于樹脂基體是通過工藝過程才能實現(xiàn)同纖維增強材料和夾芯芯材的結(jié)合，而工藝的不同會帶來截然不同的數(shù)值纖維含量和瑕疵數(shù)量多少，從而很大程度上影響最終結(jié)構(gòu)的性能和疲勞壽命。傳統(tǒng)敞開式手糊工藝的纖維含量只有40%左右，并且氣泡含量多。而采用“三明治”夾芯材料制作以真空袋壓法是目前最為清潔、方便、優(yōu)質(zhì)的真空導流工藝。

 

    真空導流工藝是將玻璃纖維增強材料和泡沫夾芯材料干法預鋪設(shè)在密閉的模具內(nèi)，然后安裝供樹脂進入和流動擴散的進膠接頭和引流管道，隨后通過真空薄膜袋密封和真空泵的抽氣實現(xiàn)整個模具面積上鋪層內(nèi)部的高真空環(huán)境（一般為99%以上的真空度）。在系統(tǒng)保壓良好的情況下將低粘度的樹脂通過進膠管道由大氣壓注入系統(tǒng)內(nèi)部，樹脂按照預先設(shè)計的管道擴散，在預訂時間內(nèi)浸泡有鋪層結(jié)構(gòu)，而后膠化固化。

 

    整個真空導流過程可重復，可質(zhì)量控制，產(chǎn)品氣泡含量降到最低，產(chǎn)品的纖維含量達到65%以上。而且由于真空薄膜的密閉作用把苯乙烯等有害氣體的擴散降低了90%以上，實現(xiàn)了健康、環(huán)保的要求。