1研究内容
1.碳纤维的优良性能
碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它主要有以下优良特性
1．弹性模量高。碳纤维中的碳以共价碳的形式存在，沿晶格轴向分布，因而具有很高的强度和很高的弹性模量。它的抗拉弹性模量为220~440GPa，是钢的1.5~2倍。碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa 以上，是钢的7~9倍。
2．强度高。它的强度为1200~7000MPa，比钢大4倍，比铅大7倍。
3．密度小，比强度（材料的强度与其密度之比）高。碳纤维的比重不到钢的1/4，一般为1.70~1.90g/cm3，比强度即可达到2000Mpal(g/cm)以上，而Q235钢的比强度仅为59Mpal(g/cm')左右，其值比钢大16倍，比铝在12倍。
4．对温度适应范围宽。它既能耐超高温，又能耐低温。在3000℃非氧化气氛的高温下不融化不软化;在2000℃时仍可以使用;在 600℃时，其性能不变。而尼龙和玻璃纤维等非金属材料，随温度升高而强度下降。在-180℃的低温下，由于低温冷脆，钢铁具有冷脆性，比玻璃还容易碎，而碳纤维却依然柔韧如初。
5.热膨胀系数小，导热性低。碳纤维的热膨胀系数接近于零，甚至可为负值。可以耐急冷急热，即使从3000℃的高温突然降到室温也不会炸裂。其高温导热性极低，仅为耐火粘土的1/10.
6．耐腐蚀性能好。能耐盐酸、磷酸、硫酸、苯、丙酮等物质侵蚀。将碳纤维放在50%浓度的盐酸、磷酸、硫酸中，浸泡200天后其弹性模量、强度和直径基本没有变化;在50%浓度的硝酸中只是稍有膨胀，其耐腐蚀必能超过黄金、铂金。
7．导电性能好。其电阻率仅为2~40Qm.
8．防原子辐射，能使中子减速。
9．非磁性。
10．各向异性，抗剪和抗多轴向力强度低。
碳纤维同时具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热和热膨胀系数小等一系列优异性能。这些优良的综合性能使碳纤维成为先进复合材料最重要的增强纤维，可以用来增强聚合物(热固性、热塑性聚合物)组成高性能聚合物基复合材料;增强铝、镁、铜等金属组成碳/铝、碳/镁、碳/铜等金属基复合材料;增强碳、陶瓷组成耐高温的陶瓷基复合材料。碳纤维复合材料可以通过基体、纤维的选择、碳纤维含量和分布的优化设计做成性能能够满足多种要求的各种高性能构件。材料的比强度愈高，则构件自重愈小，比模量愈高，则构件的刚度愈大，从这个意义上已预示了碳纤维在工程的广阔应用前景，综观多种新兴的复合材料(如高分子复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料)的优异性能...丕少人预料...人类在材料应用上正丛钢铁时代进入到一个复合材料广泛应用的时代。
2. 碳纤维的应用领域
碳纤维是先进复合材料最常用的也是最重要的增强体。自20 世纪50年代以后，具有优异性能的碳纤维逐步受到重视并得到迅速发展。碳纤维首先在航空航天等军事工业中使用。近年来，碳纤维的用途不断向体育用品及机械、汽车、电子、化工、建材、交通、等工业领域发展[3]。其重点开发应用领域如表所示
国外一直认为碳纤维在工业上的应用是当前发展得最快且最有前景的应用领域。而在工业上应用中，一半集中于粒料（主要用作短切碳纤维制备粒料，注射成型制备碳纤维复合材料)。在2001年，土木建筑对碳纤维的需求量超过600吨，已经成为碳纤维在工业上的第二大用户。
2碳纤维的创新运用
1碳纤维通长筋增强混凝土
碳纤维加劲塑料 具有轻质、高强 强度超过钢材‚接近高强预应力钢筋耐腐蚀、耐疲劳、耐火、耐久性好等诸多优点‚从上世纪 年代后期工程界开始将其作为钢筋、预应力钢材的替代材料加以研究‚并陆续将其作为 桥梁的张拉材料、建筑物的外墙材料、己有桥梁的加固材料等等。
1.1破坏特征
碳纤维布加固后的混凝土构件受力状态属于二次受力‚加固后再破坏特征较 为复杂‚主要可分为 受压区混凝土被压碎 碳纤维布被拉断 贴纤维布 的混凝土被拉下 混凝土一胶界面剥离破坏。最终破坏形式与加固构件的配筋 特征、混凝土强度、外包纤维布厚度等因素有关。
1.2．加固机理
利用碳纤维材料轴向抗拉强度高的特点，将由环氧树脂粘聚的连续碳纤维束加工形成的碳纤维布，采用高性能的粘结剂粘帖于混凝土构件的表面，使之与构件共同受力，起到补强、加固的作用。
采用碳纤维复合材料进行加固最常见的方法是将碳纤维板或者片材粘贴在加固部位的表面，因此碳纤维板与混凝土结构结合面间的粘接强度是影响结构加固后性能的一个重要因素。粘结剂的性能和粘贴工艺是使被加固构件与碳纤维布共同受力的保证，要求粘结剂对被粘贴界面和碳纤布有高的粘结力和强度，抗拉、抗压、特别是粘贴抗剪强度应远高于混凝土相应的强度，粘结剂对界面和碳纤维布都要有良好的渗透性和相容性，具有抗冲击、耐疲劳、抗老化等优异性能，因此应该采用专用的粘结剂。
1.3材料及特性
碳纤维布常用的规格是200g/m2和 300g/m,厚度分别是0.111mm和0.167mm;碳纤维复合板厚度一般为1.2~1.4mm，由3~4层碳纤布经过树脂浸渍固化而成，主要用于梁、板的加固，用纤维板加固的结构，外形规整，施工简便。高性能碳纤维布的最主要指标仍是其强度、弹性模量和断裂伸长。一般抗拉强度都在3500 Mpa以上，弹模在230000 Mpa 以上，伸长率在1.4%以上，结构加固主要是利用碳纤维的高抗拉性能，广泛用于钢筋混凝土结构的梁、板、柱和构架的节点加固，也很适合用于古建筑物或砌体结构的维修加固，恢复和提高结构的承载能力和抗裂性能，国内外成功的应用实例已不胜枚举。
1.4碳纤维加固工艺流程
要想充分发挥碳纤维复合材料的加固作用‚体现其加固的优越性‚在加固的施 工过程中必须遵守一定的规程和顺序‚方能保证加固质量。采用碳纤维复合材 料加固的一般工艺流程为 卸载 混凝土表面处理 粘贴面修补找平 涂底胶 粘贴碳纤维布 养护 表面防护处理。
1.5碳纤维布加固分类
根据加固目的可将碳纤维加固结构构件分为 承载力加强和抗腐蚀加固。根 据其主要受力状况不同‚可以将承载力加固加强分为 抗压加固 抗弯加固 抗剪能力加强
碳纤维片材（以下简称CFRP）因其具有轻质、高强、高弹模、耐化学腐蚀和施工方便等特有的优点，并结合预应力技术能够发挥CFRP高强度的优势，在加固混凝土结构中显著提高结构承载力、减小结构变形和提高结构刚度的同时，又能保证各项材料的利用率，近几年已经广泛应用于各种加固和修复工程中，也成为了许多科研单位和高校研究的热点。虽然国内外关于预应力碳纤维板加固混凝土结构的研究已经取得了大量科研成果，但关于碳纤维横向抗冲击性能差的研究和文献目前少之又少，在实际工程应用中，尤其是在受力时，碳纤维板在受到低速冲击损伤对其加固效果和整个结构的安全是致命的。针对此问题，本文采取了在原有生产碳纤维板的基础上均匀混杂高强钢丝于其中代替部分碳纤维，连续拉挤制成高性能碳纤维板材——钢丝—连续碳纤维复合（以下简称SCFRP）板，从而增强了碳纤维板的横向抗冲击韧性。
本团队经过不断摸索和开发，将高强钢丝碳纤维混杂复合拉挤制成内嵌钢丝的碳纤维板新型材料与原有的预应力碳纤维板锚固装置结合，其相较于近几年出现的预应力碳纤维加固装置，本产品具有更客观的价格以及更加优良的抗弯承载能力与抗剪承载能力，并且能大幅地提升其装置的使用年限，新型钢丝碳纤维板材料主要针对近几年出现的预应力碳纤维板加固系统因材料价格受限且碳纤维材料本身是脆性材料在运输过程中会导致不同程度的磨损而无法推广使用的问题，更重要的是，由于碳纤维板没有屈服极限，在断裂前没有任何征兆，针对以上痛点，我们研发的新型钢丝碳纤维板材料都得到了很好地解决，致力于推广新一代预应力碳纤维板加固装置的应用，推动加固桥梁的同时，依旧能保证交通运输的正常进行。
一般来说，短纤维增强树脂基复合材料在强度、刚度和抗疲劳性能等方面，远不如同类长纤维增强复合材料在纤维方向的性能，这是由于纤维体积 含量的大幅度减小，在载荷的传递过程中，基体所起的作用明显变大了。在 垂直于纤维的方向受拉时，由于应变集中的原因，在拉应变和拉应力较大的 那部分界面上，往往产生脱粘和开裂。由于剪应力的作用，界面也可能产生 脱粘和开裂。因为这些原因，短纤维增强复合材料就难于达到很高的强度和 刚度。但由于短纤维生产率高，可以制成形状复杂的部件且价格便宜，因而具有广泛的用途
研究分为三部分：
1.SCFRP 板拉伸试验。采用通过张拉杆将碳纤维板放置于水平反力架上，采取一端固定，另一端张拉的方式。试验时将试件放置在反力架上固定位置，保证试件的轴线与拉伸装置的轴线一致，试验中在张拉端千斤顶的位置安置一个千分表，通过测量千斤顶的伸长量来计算出碳纤维板的延伸率。加荷时采用分级单调加载，前三级荷载，每级20 kN，之后每10 kN为一荷载等级，直至破坏。在每级荷载下观察碳纤维板的变形，碳纤维板上预先产生的冲击破损处的发展变化情况，以及整根碳纤维板的破坏情况。
图1 拉伸试验图
2.冲击试验。采用针对本次研究内容专门设计的落锤冲击装置对内嵌钢丝的碳纤维板进行冲击试验的，定义各试件直接与锤头接触的一面为正面，相反，另一面则为背面。在正式冲击试验之前，对每种类型的碳纤维板均进行了尝试性冲击，落锤高度则在0.1 m~2 m范围每隔0.1 m取一个高度值，发现当落锤高度达到1.4 m的时候纯碳纤维板直接被冲断，而当落锤高度达到1.7 m时耦合钢丝碳纤维板则直接被冲断。
图2 落锤示意图
3.试验梁加载试验。试验梁以及分配梁采取支承方式均为一端铰支、一端可动的支承方式，采用两点对称加载，两支座间距为4000 mm，加载点间距为800 mm，试件主要研究受弯破坏形态，故试验中主要关注纯弯段。加载装置为通过地锚牢靠固定于水平地面上的反力架，并配有专用液压千斤顶固定于反力架上，可提供最大压力为20MN，试验梁上放置有刚度足够大的分配梁，分配梁与试验梁、试验梁和地面混凝土支座之间均放置刚度足够大的刚性支座提供支撑，且分配梁与千斤顶之间放置压力传感器和球铰来获取荷载示数和矫正荷载方向。加载时，通过电动油压泵控制液压千斤顶跨中单点作用于分配梁上，于分配梁两支点施加对称荷载给试验梁。
图3 加载试验图
3，碳纤维国内外现状以及发展动态
1、国外
20世纪日本碳纤维行业发展迅速从聚丙烯腈（PAN）纤维为原料制取碳纤维到高性能聚丙烯腈基碳纤维以及聚氯乙烯沥青基碳纤维，后来用于水泥的增强材料。代表公司有日本东丽、东邦、日本碳公司、美国Hercules、Celanese公司、英国Courtaulds公司等相互合作成功制作了高强高模的碳纤维。到目前为止，聚丙烯腈基碳纤维仍然占据碳纤维市场90%的份额，经过许多研究者、公司、企业对碳纤维的不断研究以及性能的提升，最终在 20 世纪 60、70年代，高性能碳纤维开始商业化生产。近期有在阿拉伯湾自然和盐碱环境下研究用碳纤维增强聚合物 （CFRP） 层压板加固的钢筋混凝土梁的耐久性。目前，德国Chemnitz 纺织研究所正在对碳纤维的减震性能和静态力学进行结合，开发主体为碳纤维、增强材料为其他纤维的混合非织造布的研究。德国 Dralon公司和美国 4M 公司合作研发出纺织级的大直径碳纤维的低成本聚丙烯腈基前驱体，比传统的小直径前驱体氧化速度快，同时以此来制备的碳纤维在性能要求上与工业级碳纤维一致。
2、国内
碳纤维作为军民两用关键新材料，多年来，由于发达国家实行技术和产品的双重封锁，我国一直处于受制于人的状态。70年代初就已经开始组建研究团队，但是质量比国外差、成本又高，只能部分应用于军工领域。80年代中后期开始的很长一段时间，以美国为首的碳纤维企业，对军用、航天、高端市场的碳纤维生产技术进行严格的技术封锁，导致我国没有且无法掌握对碳纤维的核心技术直到进入21世纪，在师昌绪先生的带领和重视下，国内才开始重视对碳纤维的再次研究、攻关。2005年以来在政府和企业的努力下高性能碳纤维国产化取得了突破性进展，在产业规模、核心技术、产品质量、应用拓展和经济效益等方面取得了令人瞩目的成就。 尤其在2020年受新冠疫情持续影响及经济下行冲击，高性能纤维行业积极应对，抓住国外相关企业因疫情影响无法正常生产以及国内市场需求增长带来的机遇，加强科技创新和产品质量提升，在技术水平、应用规模、项目建设等方面均取得了重大进展。目前碳纤维行业已形成了相对稳定的碳纤维国产化技术体系，聚丙烯腈基碳纤维原丝生产工艺体系实现多元化，碳纤维核心技术不断突破，产业化装备自主能力持续加强。产品规模居世界前列，国产替代进口趋势明显。
建筑领域:碳纤维布的加固，利用胶粘剂把碳纤维布粘贴在混凝土受损部位，使之与混凝土共同受力，达到加固补强受损构件的承载能力和使用功能的目的。碳纤维板材的加固，将板材粘贴于构件的受力部位，提高该区域的承受力，从而提高构件的抗弯和抗剪能力。预应力碳纤维板加固系统大幅度提高钢筋混凝土构件的强度和刚度，同时有效减少结构的挠度变形，并能减少和封闭裂缝产生。碳纤维网格加固系统，实现碳纤维网格与混凝土构件粘接，形成砂浆-网格-砂浆的“三明治”结构，达到共同受力的效果。以及碳纤维加固混凝土锚杆结构等一系列的强化措施。
3、国内外相关发展
碳纤维（CFRP）板应用于桥梁加固是最近十年出现的一项新兴加固技术，因其具有承载力高、耐腐蚀性强、质量轻且易于施工等诸多优点而广泛应用，并成为国内外众多学者的研究热点。Liam Knoll使用小补丁超高模量CFRP对裂纹钢板进行疲劳修复发现单面和双面UHM CFRP修复的疲劳寿命分别提高了2.0倍和2.34倍（2023）。Stuart Moy,PH,D对苏格兰一座铁路桥拆除过程中保存的两根铸铁梁的弯曲试验，用CFRP板加固的全尺寸铸铁梁的弯曲试验。CFRP加强的显著优势承载能力增加43.9%，刚度增加31%（2020）。（Wu等）对42块锚固碳纤维束碳纤维增强胶凝基体（C-FRCM）板进行了单轴拉伸试验。锚固后极限拉应力、能量耗散和纤维效用率均可显著提高，但锚固不能完全限制纤维织物的滑移(2023)。（Hai-Tao Wang）等对预应力CFRP板加固大型钢筋混凝土梁抗弯行为试验研究表明所有预应力加固梁的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载分别达到未加固梁的2.25-3.38倍、1.27-1.53倍和1.24-1.61倍。然而，50%的高预应力水平可能导致CFRP板在钢筋屈服之前过早地中间脱粘，并降低极限载荷。YongYe等对预制预应力CFRP增强石板加固石梁的抗弯性能研究同样表面CFRP板对结构的增强效果（2023）。Wei Zhang等对CFRP与钢纤维钢筋混凝土接缝中的混合模式脱粘研究。进行双剪实验针对CFRP-SFRC界面滑移和钢纤维滑移，提出了一种流线型内聚带模型（CZM）。（2023）。
随着碳纤维板加固法被修编于加固设计标准以及碳纤维锚具性能要求被纳入产品标准以来，碳纤维板用于公路、铁路的混凝土梁加固工程案例迅速增长。与此同时，该加固系统的工程应用逐渐暴露出以下一些问题。1）碳纤维板是线弹性材料，破断前没有屈服延伸。其预应力系统锚固组装时稍有不慎，会导致板材在张拉施工过程中突然断裂；2）碳纤维板横向损伤的能力差，可靠锚固难度大，加固失效案例渐有发生，安全隐患大；3）碳纤维板特别是预应力碳纤维板加固RC梁时延性降低明显；4）在运输和施工过程中碳纤维板易受到损伤，有损伤的碳纤维板在张拉过程中虽未发生失效，但在服役期由于损伤累积，突然断裂，后果不堪设想。本文提出了在碳纤维板中耦合高强钢丝研制成钢丝-碳纤维（SCFRP）板，以解决碳纤维板加固技术中，碳纤维板的脆性性质及横向抗剪能力差的缺陷。
目前，类似内嵌钢丝的碳纤维板的复合材料也是一大热点。Khurshid Malik等对碳（C）纤维杂交的双向洋麻（K）纤维增强环氧树脂复合材料在各种堆叠顺序下的制造和力学表征，以及杂化对显着物理和机械性能的影响当碳纤维体积从9%增加到16%时，混合复合材料的密度、拉伸、弯曲和层间剪切性能显著提高。混合材料中的堆叠序列会影响复合材料的机械性能。（2023）。Masoud由当地可获得的成分和具有适当机械性能的物质构建的 HPFRCC，特别是提高拉伸应变能力并与环境保持一致。结果表明，使用当地成分和普通聚丙烯纤维，可以得到拉伸应变能力为3.7%的绿色复合材料（2024）。(Zang)团队通过电化学测试研究了碳纤维复合材料与不锈钢、钛合金和铝合金偶对在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的电偶腐蚀行为，316L和1Cr18Ni9Ti不锈钢、TC4钛合金基本可以与碳基复合材料直接接触A506和2A12铝合金与碳纤维复合材料直接接触时，除自腐蚀外，电偶腐蚀效应显著。需要加以防范（2024）。（Li）介绍了碳纤维增强材料在桥梁中的高强度、轻质化、耐久性和抗腐蚀性等方面的优势,概述了碳纤维增强材料在斜拉桥拉索、桥梁梁板、桥墩和桥梁加固等桥梁中的应用,指出碳纤维增强材料有望实现桥梁工程向更安全、更耐久更可持续发展（2024）。
存在的问题：碳纤维板的耐高温性，侧面冲击性，大面积相互拼接工艺，复合材料纤维之间可能发生相互偏移，与建筑表面粘贴不牢固，粘脱性等施工问题，碳纤维复合材料与加固建筑之间可能存在电偶腐蚀问题尤其是在跨海桥梁的运用上。同时存在各向异性，各个方向的受力特征不同，难以通过外形直接计算。
4、创新点: 1）、在使用高强钢丝碳纤维混杂复合拉挤制成内嵌钢丝的碳纤维板之前对钢丝和碳纤维分别用环氧树脂胶水浸润，再复合拉挤成型有效防止后续加固建筑桥梁时产生纤维滑移降低效果。还能降低导电性在跨海建筑中起到防腐防电偶腐蚀的功能2）、单独长T字型拼接构件用于碳纤维板的大面积拼接技术。先将构件按预定位置固定再将碳板边缘两端镶嵌于构件之间用螺丝加固压实确保拼接过程完整。一定程度上增强了碳板与建筑表面的粘和程度，增加耐久度。
四、市场需求发展动态：
4.1碳纤维国内外市场现状
碳纤维复合材料制品因其，质轻，比强度高，耐高温，耐腐蚀，抗疲劳等优异性能，在国际上被作为一种重要的军事材料被广泛应用于航空航天，轨道交通，风力发电等领域，是否应用碳纤维复合材料以及应用比例大小已成为衡量产品技术先进性的重要指标之一。
4.2国外碳纤维市场规模
2021年国外碳纤维市场需求量为5.56万t，近两年受疫情影响，需求量有较小幅度的下降。需求结构方面，2021年国外碳纤维需求量占比前五的领域依次是航空航天、风电叶片、汽车、混配模成型、压力容器，分别占比26%、19%、14%、13%、13%，建筑、体育休闲、碳/碳复合材料等领域需求占比均在5%以下131。2021年，国外碳纤维理论产能约14.42万t, 主要集中在美日两国，其中美国5.34万t，占比37%，日本5.79万t，占比40.2%。2021年国外碳纤维产量9.36万t，产能利用率约65%。小丝束碳纤维供应以日本东丽、东邦和三菱为主，三者占据约60%市场份额；大丝束碳纤维领域，卓尔泰克（东丽）、美国赫氏和德国西格里共计占据约90%市场份额。国外主要碳纤维生产企业及产能见图1。
4.3国内碳纤维市场规模
据统计，我国碳纤维需求量逐年增长，2016年需求量1.96万t，到2021年就增长到6.24万t,5年增长了3倍多。目前国内对高端碳纤维的需求仍然依赖于进口，平均进口依存度60%左右。从需求结构来看，2021年国内碳纤维需求量占比前三的领域依次是风电叶片、体育休闲、碳（碳复合材料，分别占比36%、28%、11%，混配模成型、压力容器、建筑、汽车、航空航天等领域需求占比均不到5%141。
2016—2021年国内碳纤维产能由2.38万增长至6.34万t，其中2021年增长较快，同比增长75.14%，中国大陆地区首次超过美国，成为全球最大产能国(51。国内主要碳纤维生产企业及产能如图2所示。
4.4国内碳纤维产业存在问题
1.4.1核心关键技术攻关不足，产品质量稳定性差
近年来，随着国家对碳纤维产业发展的大力支持，加之国内碳纤维需求的爆发式增长，我国碳纤维企业由最初的几家扩增至几十家，产能也随之扩大至数倍，随之带来的问题是，各碳纤维企业只片面注重产能规模扩张，产业集中度低，技术研发被忽视，完整的碳纤维核心关键技术并未攻克，尤其是高性能碳纤维产品，国内个别碳纤维企业虽突破了T800级碳纤维，但并未完全实现产业化，T1000级以上及高强高模系列等仍处于技术攻关阶段。国产碳纤维性能不高、产品稳定性、可靠性与国际碳纤维巨头企业，如日本东丽、美国赫氏等有很大差距。
4.5装备制造能力不足，国产化水平低
碳纤维高质量稳定生产涉及材料、化工、机械等多个学科，生产线由多套工业化设备组成，生产流程长，工艺复杂、技术难度大，具有很强的技术壁垒。碳纤维设备生产技术大多数由国外把控，部分关键设备还受外国政府的严格把控。而国内的机械制造业落后，碳纤维关键设备研发滞后，因此国内大部分碳纤维工程化生产的核心设备（如碳化炉、预氧炉等）国产化水平低，主要从国外进口，价格高昂，售后服务还得不到保证，因此，发展碳纤维必须依靠自主研发。
4.6下游市场需求疲软，应用领域较低端
一方面由于国内碳纤维技术发展缓慢，产品附加值低；另一方面由于碳纤维应用牵引不足，尤其是工业领域对碳纤维的需求不足，制约了碳纤维的市场应用规模。国外碳纤维的应用主要集中在工业领域和航空航天中高端领域，而我国碳纤维应用主要集中在相对低端的体育休闲、风电领域。随着国家相关优惠政策的取消，碳纤维在风电行业的应用发展有待考量。对于航空航天高端领域，一方面需求不足，另一方面该领域对碳纤维的性能要求较高，且需要经过长时间的材料验证和考核，门槛较高，更加需要碳纤维企业突破技术瓶颈，提高产品附加。
五、国内外市场桥梁加固需求
5.1碳纤维板行业痛点：
桥梁加固中引入预应力碳纤维板这种材料 必定会造成应力持续衰减 相应结构承载力水平必然持续衰退。此外，若此种加固材料恰好长时间保持低频摆动，则必定引发材料以及相应部位应力衰减的持续发生，疲劳积累，长期蠕变，十分不利于固件稳定。
5.2国内外桥梁加固需求
截至目前,我国在桥梁建设领域已经取得巨大成就。根据2018年发布的《2017年公路交通运输行业发展统计公报》统计,截至2017年底,我国公路桥数量已经超过80万座,而其中建设于上个世纪80年代的桥梁有十余万座,占比达到在服役桥梁的14%左右,相比之前的大跨步建设,我国的桥梁建设速度已放缓,旧有桥梁多在使用年限内,但灾害与破坏频繁,致使桥梁因材料老化而导致的事故不断增加[1~3]。因此旧桥的加固是目前我国桥梁建设亟需解决的问题。对比桥梁理论及技术研究较成熟的国家,以美国为例,大部分桥梁尚在设计服役期内,新建特大桥工程较少,已进入桥梁建设新阶段—维修加固保养阶段。根据美国联邦公路管理局(FHWA)公布的数据,美国在服役桥梁总数605103座。缺陷桥梁总数143892座,占23.78%。其中,结构缺陷桥梁总数67562座,占11.16%;功能性老化桥梁总数76366座,占12.62%,老化缺陷桥梁占比约为24%,可以看出桥梁老化与破坏已是美国迫切需要解决的问题。
六、桥梁加固工作程序
桥梁加固是一个复杂的工程，需经过多个步骤和程序才能完成，应严格遵循设计要求和标准，确保加固工程顺利完成并达到预期效果。同时，需注意施工
安全和环境保护等方面问题，确保加固工程的顺利进行。一般而言，桥梁加固的工作程序包括以下几个阶段。
6.1桥梁检测
在桥梁加固工作开始前，桥梁检测是桥梁加固工程的重要一环，其目的是确定桥梁的病害类型和程度，为加固方案的设计和施工提供依据。因此，进行桥梁加固工作前，须进行详细的检测和评估，确保加固工作的顺利进行和加固效果达到预期。
6.2方案设计
根据桥梁检测结果，设计桥梁加固方案。桥梁加固方案的设计是保证加固工程成功和加固效果达到预期的关键。进行方案设计时，需进行综合分析和评估，综合考虑加固材料、加固方式、加固强度以及经济效益等多种因素。
6.3材料选用
根据桥梁加固方案，选择合适的材料，如钢板、钢筋混凝土、预应力钢束、碳纤维等，为加固工程提供坚实保障。选择材料时，需充分考虑材料的强度、耐久性、施工难度、经济性等因素，以确保加固工程高效完成，加固效果达到预期。
6.4加固施工
桥梁加固施工是桥梁加固工程中最关键的步骤。施工时，需根据具体加固方案选择合适的加固方法和施工技术，严格控制施工质量和安全，确保加固工程达到预期效果。
6.5质量检验
加固施工完成后，对加固工程进行全面的质量检验，确认加固效果是否达到预期。质量检验采用专业的检验方法和设备，检验内容包括加固部位的强度、稳定性、耐久性、承载能力等指标。若发现问题，需及时进行整改，确保加固质量和效果满足要求。
6.6加固效果评估
对加固后的桥梁进行评估是确保加固效果的重要环节。评估工作需对加固工程的各项指标进行全面检查，包括强度、稳定性、耐久性等，以确认加固效果是否达到预期目标。同时，加固后还需进行定期维护管理，以确保桥梁长期保持良好的使用状态。加固效果评估结果分为合格和不合格，评估结果合格，则说明加固效果符合设计要求。评估结果不合格，则需采取相应措施进行整改。
七、桥梁加固技术
桥梁加固技术是维护桥梁安全和延长使用寿命的重要手段。目前，常见的桥梁加固技术主要包括灌封胶灌注法、钢材加固法、预应力加固法、碳纤维加固法以及喷射混凝土加固法等。以上加固技术应用范围十分广泛，具有较强的实用性和适应性，可针对不同的桥梁类型、结构形式、病害类型和加固要求等进行选择，在桥梁管理和养护工作中发挥着重要作用。例如，在桥梁结构出现断裂、疲劳等病害时，常采用钢材加固、预应力加固等方法进行处理；在混凝土结构存在碳化、锈蚀等问题时，可采用碳纤维加固、混凝土加固等技术进行修复；在桥梁基础存在沉降、滑移等问题时，可采用地基处理、加固基础等方法进行加固。
7.1灌封胶灌注法
灌封胶灌注技术的基本原理是通过在桥梁结构的裂缝和空隙中灌注特殊的胶体材料，使其与原有结构形成一个整体，以提高结构的承载能力和稳定性。灌封胶灌注技术在桥梁加固中具有较好效果，其不仅可修补裂缝和空隙，还可提高结构的整体强度和刚度，增强结构的抗震性能。同时，该技术具有施工简便、成本低廉等优点，适用于各种桥梁结构的加固和维修。需注意的是，选择合适的灌浆材料和施工方法非常关键，可确保处理后的裂缝能够满足工程要求。
7.2钢材加固法
钢材加固法具有施工简便、加固效果显著等优点，被广泛应用于桥梁加固修复中(2。该技术的基本原理是在桥梁受力区域布置一定数量和规格的钢材，通过钢材的高强度和刚性提高桥梁的承载能力和抗震性能。在实际应用中，钢材加固技术具有很高的适应性和灵活性，可以根据桥梁的不同结构形式和病害类型进行针对性的加固处理。钢材加固技术还可与其他加固技术相结合，形成综合加固方案，提高桥梁的抗震性能和承载能力。
7.3预应力加固法
预应力加固技术主要是通过在桥梁结构中增加预应力提高结构的承载能力和抗震性能。该技术具有加固效果好，增强结构的承载能力和抗震能力，延长结构使用寿命等优点。此外，预应力加固技术还具有施工简便、周期短、对桥梁结构损伤小等特点，可适用于各种类型的桥梁结构加固和修复，是一种有效的桥梁加固技术。预应力加固技术可分为内加预应力和外加预应力两种类型。
7.3.1内加预应力加固法
内加预应力是指在桥梁结构内部钢筋混凝土构件中预先施加预应力，以改善结构的受力性能。内加预应力一般采用张拉法和压气法，其基本步骤包括：制订加固方案、进行张拉或压气、灌注混凝土、松驰预应力。常用的内加预应力加固技术包括钢筋预应力加固和钢束预应力加固两种131。
7.3.2外加预应力加固法
外加预应力是指在桥梁结构外部使用预应力构件施加预应力，以达到加固目的。外加预应力一般采用拉杆和索道等构件，其基本步骤包括：制订加固方案、安装预应力构件、施加预应力、灌注混凝土、松弛预应力。常用的桥梁SRAP加固法即属于外加预应力加固法中的一种。
7.4碳纤维加固法
碳纤维加固技术是一种较新的桥梁加固技术，又称为碳纤维增强复合材料加固技术，其主要作用是利用碳纤维增强材料的高强度和耐久性，以增强桥梁的承载能力和抗震性能，达到加固和修复目的。该技术不仅可用于新建桥梁的增强和修复，还可用于旧桥梁的改造和升级，具有加固效果好、施工快速、成本低以及对桥梁结构损伤小等优点，因此，被广泛应用于各种类型的桥梁结构的加固和修复。碳纤维加固工艺流程如图2所示。
八.碳纤维板能力分析：
8.1承载能力分析
各试验梁在加载过程中均达到了开裂荷载、屈服荷载和极限荷载，试验结果如表2所示。由试验结果可以看出，对碳纤维板施加预应力可以显著提高加固构件的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载，这一结论也被众多学者证实。从屈服荷载和极限荷载来看，使用CFRP加固的梁L2提高了2.92、2.03倍，使用SCFR P加固的梁L3提高了2.86、2.19倍，说明加筋的碳纤维板和普通的碳纤维板对混凝土梁的加固效果基本相同，在碳板中掺入一定量的钢丝不会改变构件的加固效果。梁L4和梁L3相比，届服荷载和极限荷载有一定程度的下降，主要是受损混凝土梁的裂缝已经开裂至0.3 mm，处于正常使用临界值，梁的刚度有不同程度降低，但加固效果和普通碳纤维板加固梁L2的效果相当，说明用加筋碳纤维板加固受损混凝土梁是可行的且加固效果显著
8.2荷载-挠度及延性分析
图8为荷载-挠度曲线，对于L1梁在开裂前，梁的变形处于弹性阶段，荷载-挠度曲线的斜率呈固定的一条直线。随着荷载继续增加，在钢筋屈服到试件破
坏期间，荷载-挠度曲线斜率偏低，主要原因是钢筋屈服后有很长一段屈服平台，试件在荷载增加很小的情况下，产生了较大的变形位移。
使用普通碳纤维板加固的梁L2，开裂荷载明显大于未加固的梁L1，荷载-挠度曲线的斜率也大于梁L1，表明预应力碳纤维板能提高梁的极限承载能力，但
限制了梁的变形。在钢筋屈服后，梁L2的变形能力低于未加固的梁L1，当荷载达到极限荷载时，荷载-挠度曲线斜率下降较快。
使用加筋的碳纤维板加固的试验梁L3，加载初期与梁L2的变形趋势基本一致。在钢筋屈服后，挠度值大于梁L2且有较长的一段屈服平台，说明其延性优于梁L2。对于梁L4损伤后再用预应力加筋碳纤维板进行加固，荷载-挠度曲线和梁L3基本相同，由于梁L4在二次加载前有一定程度的损伤，通过比较L4和L3曲线发现，早期裂缝会降低梁的初始刚度，经过预应力加筋碳纤维板加固后的梁能部分恢复前期的损伤，其受力性能与梁L3基本相当，且延性性能较好。
由表3可以看出，预应力加固构件的延性低于未加固的混凝土梁，使用预应力加筋碳纤维板加固的梁比普通碳纤维板加固的梁延性有所提高，延性系数从1.81增长到1.88，增长率为4%，可以得出加筋碳纤维板相比于普通碳纤维板能改善构件的延性。对于有初始损伤的梁使用加筋碳纤维板加固，和完好的梁L3相比延性会有一定程度的下降，和L2梁相比延性基本相当。使用掺入7.8%的高强钢丝代替普通碳板的碳纤维丝，加筋碳板在构件变形后期，由于碳纤维板中的钢丝存在一段屈服平台，变形量大于普通碳板，可以通过较大的变形来释放受拉区的部分能量，使得构件的延性有所增加。
8.3钢筋和碳纤维板应变分析
由图9跨中钢筋和碳板的荷载-应变曲线可以看出，在加载初期钢筋和碳纤维板的应变基本一致，说明在受拉区混凝土没有开裂时，碳纤维板和钢筋可以共同工作，变形协调完全同步。随着荷载增大，当静力荷载大于开裂荷载，钢筋的应变和碳纤维板的应变差距变大；当荷载大于屈服荷载后，钢筋的应变增速减慢，碳纤维板的应变增速加快，说明在加载后期，随着梁的变形加剧，碳纤维板承担的拉力增大，导致了碳纤维板的应变量增加。在相同荷载下，在受拉区使用SCFRP加固的试件应变要大于CFRP加固的试件。例如在荷载等于265 k N时，梁L2钢筋和碳纤维板应变分别为1 869、2 692μE，梁L3钢筋和碳纤维板应变分别为2 370、2 958pE，梁L4钢筋和碳纤维板应变分别为2 427、2 994pE。试验表明，使用加筋碳纤维板加固受损构件和完好构件，后期应变增长较大，有利于构件在破坏前有更多的变形来耗散能量，改善了预应力碳板在加固构件时，突然发生脆断的缺点。
8.4两种碳纤维板利用效率分析
碳纤维板作为一种高性能的复合材料，它的抗拉强度是HRB335钢筋的极限抗拉强度4倍左右，用碳纤维板对构件进行加固时，采用预应力张拉碳板，使碳板获得较高的应力水平，能够显著提高碳纤维板的利用效率。
表4列出了普通碳纤维板和加筋碳纤维板在不同荷载作用下试验梁纯弯段碳纤维板的应变，通过碳纤维板的应变来分析碳纤维板的利用效率。由试验结果可以看出，在加载初期，普通碳纤维板和加筋碳纤维板利用率差别不大，随着荷载增大，两者的差别有增大的趋势。当达到极限荷载时，使用SCFRP板加固的梁L3利用效率为73%，而使用CFRP板加固的梁L2利用效率为68.8%，两者相差4.2%，加筋的碳纤维板利用效率更高。对于前期受损的混凝土梁L4，使用加筋碳纤维板加固时，在荷载增加的各个阶段，SCFRP板的使用效率普遍高于普通碳板和加筋碳板加固的完好试验梁。试验表明，碳纤维板中耦合高强钢丝之后，碳板的利用效率得到了提高，更有利于发挥碳纤维板的高强性能优势
七、工程概况
某工程中的加固范围为地下室顶板加固。加固的处理方式:地下室顶板钢支撑顶升、板底新增钢筋、板底粘碳纤维板、板底粘钢板、裂缝修补及加固后表面抹灰等项目，碳纤维加固作为新技术，有着良好的加固效果同时施工灵活方便，有着独特的优势，所以本文着重从预应力碳纤维板加固施工（见图1)进行分析
7.1预应力碳板加固的特点
1)碳纤维板因其独特的物理性能决定了它具有良好的抗拉伸、抗腐蚀和抗震性，据实验得知，在正常环境下经过1万次的冻融，模拟正常光照和湿度等作用下，碳纤维的性能无明显衰减，另外碳纤维板的抗拉强度为普通钢筋的10倍以上，同时有着高弹性模量的优点，和环氧树脂结合可以有效地用于混凝土结构的加固。
2)同等条件下，重量只有传统钢材的1/5，并且有着出色的韧性，同时可以任意长度定制自由剪裁，比传统的钢绞线更具有优势。
3)施工灵活方便，碳板无需预加工质量可控，不需要明火及湿作业和大型机械进场，经济便捷，施工周期短。
4)得益于其良好的物理性能，不受环境的腐蚀，在目前建筑材料中，是最好的耐腐蚀材料之一，良好的耐腐性能使得后期的维护成本极低。
5)碳板搭配主动预应力系统可以更好地发挥其加固效果。
6)碳板相比碳布更顺直易舒展。
7)据实验得知，一块厚度为1.2 mm的碳板即可达到5层碳布的同等作用（详细参数见表1)。
8)砖混结构墙体加固中碳板更适用。
9)碳板显著改善混凝土整体结构延展性及拉应力。
10)相较于传统的钢绞线预应力加固方式，碳纤维板加固应力衰减比钢纹线小，根据国外的相关研究证明，在2 000MPa经过1 000万次应力循环后碳纤维板仍可以保证75%以上的强度，所以，以最大应力的50%为初始应力时，其松驰情况可以忽略不计。
7.2碳纤维材料用于建筑加固的优点
碳纤维由于自重较轻，因而对结构不构成负担,，同时耐腐蚀和耐久性较好:(2)可根据结构和加固要求任意裁剪，施工难度不大;(3)不受结构现状的限制，只需要脚手架就可以灵活地进行施工;(4)环氧树脂粘结剂不会对混凝土结构造成新的破坏;(5)碳纤维加固结构既环保又美观:(6)品质与经济性兼得。
八、预应力碳纤维板的加固原理
预应力碳纤维板加固分布在地下室板底，通过锚杆固定锚具对碳纤维板进行夹紧施加相应的预应力，预应力通过碳纤维板传递到与锚具相连的板底混凝士结构上，当混凝土结构在外力载荷条件下应力发生过大情况时，可通过碳板预先施加的预应力进行抵消，防止混凝土结构发生变形和裂缝，从而提高整体结构的稳定性和承载力，大大提升混凝土结构的抗变形裂缝能力。碳纤维板拉伸强度的发挥是以结构体的大变形为前提的，所以通过对碳纤维板进行预应力施加可以解决混凝土结构的变形情况，有效提高混凝土结构的承载力，但同时因为混凝土结构在受力变形时，碳纤维板和所承载的锚具需要承受巨大的应力，所以容易发生碳纤维板及锚具和混凝土结构发生剥离和破坏情况，这也是制约预应力碳板加固技术的重要的因素，所以目前工程界大量的科研人员正在进行实验研究以解决碳纤维板锚固和预应力的问题。
5关于新材料政策的针对性调研
一，国家新材料政策发展战略总结
新材料作为现代科技强国和产业变革的重要驱动力，对提升国家整体科技水平、增强国际竞争力具有深远影响。近年来，我国新材料产业在政策支持、市场需求和技术创新的共同推动下，取得了显著进展。本文旨在总结国家新材料政策发展战略，分析当前形势，展望未来发展。
二，国家新材料政策发展历程
（一）政策起步阶段
（二）政策发展阶段
（三）政策完善阶段
三、国家新材料政策主要内容
（一）战略规划与目标
国家新材料政策明确了新材料产业的发展目标，包括提高新材料产业的整体水平、优化产业结构、增强创新能力等。同时，政策还提出了具体的战略规划，如加强基础研究和应用研发、推动新材料产业与其他产业融合等。
（二）政策支持措施
为促进新材料产业的快速发展，国家出台了一系列支持政策，包括财政扶持、税收优惠、金融支持等。这些政策有效降低了新材料企业的成本，提高了企业的市场竞争力。
（三）产业发展重点
国家新材料政策明确了产业发展的重点方向，如高端金属材料、新型非金属材料、复合材料等。通过集中力量攻克关键核心技术，我国在部分新材料领域已取得了重要突破。
四、国家新材料政策实施成效
（一）产业规模持续扩大
在国家政策的支持下，新材料产业规模持续扩大，成为国民经济的重要增长点。新材料企业的数量和产值均实现了快速增长，为国民经济发展提供了有力支撑。
（二）创新能力显著提升
通过加强基础研究和应用研发，我国在新材料领域的创新能力显著提升。一批具有国际先进水平的新材料产品和技术相继问世，为我国新材料产业的国际竞争力提升奠定了基础。
（三）产业链协同发展
国家新材料政策注重产业链协同发展，推动新材料产业与其他产业深度融合。这不仅提高了新材料产业的附加值，也促进了相关产业的转型升级。
五、面临的挑战与问题
（一）核心技术突破仍需努力
尽管我国在新材料领域取得了一定进展，但与国际先进水平相比，仍存在较大差距。部分关键核心技术仍需突破，以提高我国新材料产业的国际竞争力。
（二）产业结构仍需优化
当前，我国新材料产业结构仍不够合理，部分领域存在产能过剩、低端竞争等问题。因此，需要进一步优化产业结构，推动新材料产业向高端化发展。
（三）创新人才队伍建设亟待加强
新材料产业的发展离不开高层次创新人才的支撑。当前，我国在创新人才队伍建设方面仍存在不足，需要加大培养和引进力度，提高创新人才队伍的素质和数量。
六、未来发展展望
（一）加强基础研究与应用研发
未来，我国应继续加强新材料领域的基础研究与应用研发，攻克更多关键核心技术，提高新材料产业的国际竞争力。
（二）优化产业结构与布局
我国应进一步优化新材料产业结构与布局，推动产业向高端化、智能化、绿色化方向发展。同时，加强区域合作与协同发展，形成优势互补、协同发展的新材料产业格局。
（三）加强创新人才队伍建设
我国应加大对新材料领域创新人才的培养和引进力度，建立健全人才激励机制，吸引更多优秀人才投身于新材料产业的发展。
（四）深化国际合作与交流
通过深化国际合作与交流，我国可以借鉴国际先进经验和技术成果，推动新材料产业的国际化发展。同时，积极参与国际竞争与合作，提升我国新材料产业的国际影响力。
七、结论
国家新材料政策发展战略的实施为我国新材料产业的快速发展提供了有力保障。未来，我国应继续加强政策支持、优化产业结构、加强创新人才培养和深化国际合作与交流等方面的工作，推动新材料产业实现更高水平的发展。
国家新质生产力分析
一、新质生产力的定义与特点
新质生产力，是指在原有生产力基础上，通过科技创新、制度创新、管理创新等手段，实现生产力的质的飞跃和变革。它具有以下几个显著特点：
1. 创新性：新质生产力以创新为核心，通过不断的技术研发、模式创新，推动生产力的持续升级。
2. 高效性：新质生产力追求高效、智能、绿色的发展，实现资源的最优配置和利用。
3. 引领性：新质生产力能够引领产业变革，推动经济结构的优化升级。
4. 协同性：新质生产力强调产业间的协同发展和融合，形成强大的产业链和价值链。
二、新质生产力的发展动力
新质生产力的发展离不开多种动力的共同推动，主要包括以下几个方面：
1. 科技创新：科技创新是新质生产力的核心驱动力，通过突破关键技术，实现生产力的跨越式发展。
2. 制度创新：制度创新为新质生产力的发展提供了良好的环境和保障，通过优化资源配置、激发市场活力，推动生产力的持续升级。
3. 人才支撑：高素质的人才队伍是新质生产力发展的重要支撑，通过培养和引进优秀人才，为生产力的创新和发展提供源源不断的动力。
4. 市场需求：市场需求是新质生产力发展的重要拉动力，通过满足消费者日益多样化的需求，推动生产力的不断创新和优化。
四、新质生产力对国家发展的影响
新质生产力对国家发展的影响深远而广泛，主要体现在以下几个方面：
1. 促进经济增长：新质生产力的发展能够推动产业结构优化升级，提高经济增长的质量和效益。
2. 提升国际竞争力：新质生产力的发展有助于提升国家的科技水平和创新能力，增强国际竞争力。
3. 改善人民生活：新质生产力的发展能够带来更加便捷、高效、绿色的产品和服务，改善人民的生活质量。
4. 促进社会进步：新质生产力的发展能够推动社会文明进步，提高社会的整体素质和文明程度。
五、提升新质生产力的策略
为提升国家的新质生产力，需要采取一系列有效的策略和措施，包括：
1. 加强科技创新：加大对科技创新的投入，鼓励企业加大研发投入，推动产学研深度融合，加速科技成果的转化和应用。
2. 优化制度环境：完善法律法规体系，加强知识产权保护，优化市场环境，激发市场活力和创新动力。
3. 培养和引进人才：加强人才培养和引进工作，建立健全人才激励机制，吸引更多优秀人才为国家新质生产力的发展贡献力量。
4. 深化国际合作：加强与国际先进企业和科研机构的合作与交流，引进先进技术和管理经验，推动新质生产力的国际化发展。
六,新质生产力和新材料之间的关系
新质生产力和新材料之间存在着直接而密切的关系。新材料的研发和应用可以显著提升生产力和产品质量，从而推动经济的发展和产业的升级。以下是它们之间的直接关系：
1. 技术创新和生产效率提升：新材料的引入和应用常常伴随着技术的创新。这些新材料可能具有更高的强度、更轻的重量、更优越的导电性或导热性等特性，从而改善了产品性能。这种技术创新可以提高生产效率，降低成本，加快生产过程，从而增强了企业的竞争力。
2. 产品品质和功能改善：新材料的应用可以改善产品的品质和功能。例如，使用新型复合材料可以增加产品的耐磨性、耐腐蚀性或抗拉强度，从而提高产品的可靠性和持久性。这种品质和功能的改善可以满足市场需求，增强产品的市场竞争力。
3. 成本降低和资源利用效率提高： 新材料的应用通常可以降低生产成本，并提高资源利用效率。一些新材料可能更容易加工、更具环保性，从而减少了能源和原材料的消耗，降低了生产成本。这种成本降低可以使企业更具竞争力，并为其提供更多的利润回报。
4. 市场拓展和产品创新： 新材料的引入可以开拓新的市场领域，并激发产品创新。通过利用新材料的特性，企业可以开发出具有新功能或新特点的产品，满足不同市场和消费者群体的需求，从而拓展了市场份额并提高了企业的盈利能力。
七、结论
新质生产力作为当代生产力发展的重要表现，对于推动国家经济社会发展、提升国际竞争力具有重要意义。未来，随着科技的不断进步和制度的不断完善，新质生产力将在更多领域发挥重要作用，为国家的发展注入新的动力。因此，我们应当高度重视新质生产力的培养和发展，采取有效措施推动其不断迈向新的高度。
人工智能与新材料政策关系
随着科技的迅速发展，人工智能（AI）和新材料已成为推动现代社会进步的两大关键力量。人工智能代表了信息技术的最前沿，而新材料则是物质科学领域的重大突破。这两者之间的交融和互补，不仅为产业发展带来了无限可能，也对政策制定提出了新的挑战和机遇。本文旨在探讨人工智能与新材料政策之间的关系，分析两者如何相互影响，以及 应如何制定合理的政策来推动这一领域的协同发展。
一、人工智能与新材料的融合发展
1. 技术互补性：人工智能和新材料在多个领域具有互补性。例如，新材料为AI技术的硬件实现提供了更好的物质基础，如更高效的芯片、更灵敏的传感器等。同时，AI技术也为新材料的研发和应用提供了强大的计算和数据分析能力。
2. 创新驱动：两者的融合为创新提供了新的动力。通过AI技术，可以模拟和预测新材料的性能，加速研发过程。同时，新材料的应用也为AI技术的进一步创新提供了物质基础。
二、人工智能与新材料政策的关系
1. 政策引导： 政策在推动人工智能和新材料的融合发展中起着关键作用。通过制定明确的产业政策、科技政策和人才政策， 可以引导企业和研究机构加大在这两个领域的投入，推动技术创新和产业发展。
2. 政策协调：人工智能和新材料是两个涉及多个部门和领域的复杂系统，需要政策之间的协调配合。 需要建立跨部门、跨领域的协调机制，确保各项政策之间的衔接和互补，避免政策之间的冲突和矛盾。
3. 政策创新：随着人工智能和新材料的快速发展， 政策也需要不断创新和调整。 需要密切关注技术发展趋势和市场变化，及时调整政策方向和重点，为产业发展提供有力的政策保障。
四、 推动人工智能与新材料融合发展的策略
1. 加强顶层设计： 应制定长远的发展规划和战略布局，明确人工智能和新材料的发展方向和目标。通过制定清晰的政策框架和路线图，为产业发展提供明确的指导和支持。
2. 加大资金投入： 应加大对人工智能和新材料领域的资金投入，支持关键技术研发、产业化和市场推广。同时，鼓励社会资本参与，形成多元化的投融资体系。
3. 优化创新环境： 应营造良好的创新环境，包括完善创新服务体系、加强知识产权保护、推动产学研合作等。通过优化创新环境，激发企业和研究机构的创新活力，推动人工智能和新材料的融合发展。
4. 培养和引进人才：应重视人才培养和引进工作，建立完善的人才培养和激励机制。通过培养和引进高层次、创新型的人才，为人工智能和新材料的融合发展提供强有力的人才保障。
5. 加强国际合作： 应积极推动国际合作与交流，加强与国际先进企业和科研机构的合作。通过引进先进技术和管理经验，提升我国人工智能和新材料的国际竞争力。
五、结论
人工智能与新材料的融合发展是未来科技发展的重要趋势。 应高度重视这一领域的发展潜力，制定合理的政策来推动两者的协同发展。通过加强顶层设计、加大资金投入、优化创新环境、培养和引进人才以及加强国际合作等措施，我国 可以有效促进人工智能与新材料的深度融合，为经济社会发展注入新的动力。同时，这也将为我国在全球科技竞争中赢得先机提供有力支撑。
1.创新点：
（1）本产品将高强钢丝碳纤维混杂复合拉挤制成内嵌钢丝的碳纤维板新型材料，提出了在目前常用的碳纤维板中耦合高强钢丝形成钢丝-碳纤维板，以解决碳纤维板因其横向损伤差，塑性性能差的缺陷，避免其在运输、施工及服役过程中造成安全隐患。
（2）预应力碳纤维板加固系统因材料价格受限且碳纤维材料本身是脆性材料在运输过程中会导致不同程度的磨损而无法推广使用，更重要的是，由于碳纤维板没有屈服极限，在断裂前没有任何征兆，针对以上痛点，我们研发的新型钢丝碳纤维板材料都得到了很好地解决，致力于推广新一代预应力碳纤维板加固装置的应用，推动加固桥梁的同时，依旧能保证交通运输的正常进行。
2.项目特色：产学研结合。
（1）教育维度。
1）积极解决创业难题，培育创新创业精神。
学生团队的团队成员囊括了来自土木工程专业、商学院的学生，尽心尽力地践行了多学科交叉应用，从不同学科维度进行思考，解决了许多创新创业过程中的材料制备瓶颈、商业模式规划等实际难题难关，塑造了创业者基本素养和认知，进一步锻炼团队成员的意识、能力。
我们团队成员积极与校内老师进行创新创业经验深度交流，在更高层次 上加强、加深对“双创”的认识、理解，提升“双创”精神的思想领悟境界， 在不断向上学习的过程中发现自身在思想意识上及付诸实践方面的不足，及 时查缺补漏，提高团队成员自身思想素质和行动能力，培育了团队成员的创新创业能力.
2.社会维度。
1）教学相长，弘扬创新创业精神。
团队建设利于助力钢丝碳钎维材料相关学科的发展，促进学生对钢丝碳钎维材料的更深层次的理解。团队成员积极举办创新创业交流会，一面扎根，也一面播种，将在前辈身上学习到的智慧与团队实践活动紧密结合，再将一代又一代实践积累的经验传授给未来创新创业的新兴力量，薪火相传，生生不息。
2）满足市场需求，打破产量底的被动局面。
技术相继突破，中国小丝束碳纤维材料发展始于军用，航空航天等重要应用领域，初步用于某航空机型和某航天设备，我国碳纤维及其制品的产品性能基本满足高端应用需求。国产碳纤维的产业化发展打破了日本、美国长期对我国的技术封锁和市场垄断，为我国制造业核心竞争力提升注入新动力。国内市场对碳纤维需求快速增长，市场认可度也在持续提高，推动国产碳纤维年产量超过万吨，打破一直以来“有产能没产量”的被动局面。
（五）技术路线、拟解决的问题及预期成果
1.技术路线。
图4 技术路线图
2.拟解决问题。
（1）不同直径钢丝对钢丝碳纤维板强度的影响。
（2）钢板、碳纤维板、钢丝碳纤维板抗拉压强度性能差异。
3.预期成果和钢丝碳纤维板
（1）钢丝碳纤维板的抗拉压强度优于碳纤维板。
（2）插入钢丝后对碳纤维板的力学性能有了显著提升。
（六）项目研究进度安排。
1.2023年4月到5月阅读有关碳纤维板材料的有关论文，并总结出碳纤维板材料的缺陷以及改进方案。
2.2023年5月到6月依照碳纤维板的力学性质缺陷，提出将不同钢丝直径的高强钢丝碳纤维混杂复合拉挤制成内嵌钢丝的碳纤维板提高碳纤维板的抗弯承载程度。
3.2023年6月到8月，通过猜想将内嵌钢丝碳纤维板材料制成，并通过实验对比钢丝碳纤维板比碳纤维板抗承载能力更强。
4.2023年9月到11月，为了进一步研究钢丝碳纤维板是否具备加固桥梁的能力，和探究在什么直径达到钢丝碳纤维板抗弯能力最强，本团队通过冲击试验和拉伸试验进行探究。
5.2023年11月到12月，得出钢丝碳纤维板适合取代碳纤维板成为新一代桥梁加固材料，并制作相关图表并着手撰写相关论文。
6.2024年1月到2月，待论文撰写完毕，并经过指导老师不断修改完善后，进行论文的投稿和发表事宜。
7.2024年2月到3月，将所有实验和论文整合，准备中期答辩和相关材料交递。
8.2024年3月之后，研发出最终钢丝碳纤维板成品后，基于数据试验，依照论文要求，完成最终结题论文撰写。
（七）已有基础
1.与本项目有关的研究积累和已取得的成绩。
前期经过不断地翻阅相关学术论文，本团队成员对碳纤维板已经初步了解，明白其无法推广使用的原因，并且针对相关缺陷研究出了钢丝碳纤维板材料，并已经制作成功。并且我们已经进行了研究其抗弯和抗剪能力的相关力学试验；冲击试验和拉伸试验等。
2.已具备的条件，尚缺少的条件及解决方法。
已具备的条件：两位指导老师主要研究领域为结构健康监测与加固方向。和健康监测，发表学术论文30余篇，其中SCI、EI检索共收录20余篇。特别是朱万旭老师，他是博士生导师，国务院特殊津贴专家，中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛国赛评委，二级教授，中国天眼和港珠澳大桥建设者之一，国际结构混凝土协会（FIB）会员、中国土木工程学会混凝土及预应力混凝土分会理事，中国钢结构协会空间结构分会副秘书长，全国建筑物鉴定与加固专业委员会委员。学校和老师能提供专业的试验仪器，能提供实验器材和实验场地；项目组成员积极学习相关专业知识，有基本的模型建构、计算机编程、数据分析能力；并且，目前社会上在声发射、物联网、光伏幕墙等领域技术应用较为成熟。
尚缺少的条件：尚未进行实验验证数值模拟的正确性和合理性；在物联网技术和光伏幕墙技术上存在问题尚未解决；缺少对系统的整体测试；缺少进一步开展研究的资金。
解决方法；浇筑梁进行研究，并做数值模拟进一步验证试验的正确性和合理性；物联网技术和光伏幕墙技术问题也需要进行相应的实验来解决；希望校方能给予一定的资金，支持项目研究。
