中科院过程工程所怀柔中心实现复合材料无损探伤与交互可视化
来源：怀柔发布  2026-05-12
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近日，中国科学院过程工程研究所怀柔中心时空结构测量与可视化实验室（ACT实验室）宣布攻克复合材料检测难题。实验室依托自主研发的多尺度多模态技术，叠加AI大数据分析，成功破解以往复合材料内部缺陷看不清、测不准、判不明的行业痛点，实现对复合材料的无损探伤与交互可视化。

在复合材料检测领域，传统手段要么用电镜类测量技术，只能看表面形貌，无法透视内部结构；要么进行破坏性测试，样品报废、成本高昂。检测人员只能凭经验推测缺陷位置和性质，产品合格与否缺乏精准判断依据，制约了产业提质升级。

ACT实验室负责人孟凡勇正在做检测前的准备工作

 实验室里，科研人员将一块长1800mm、宽90mm的复合材料汽车板簧放入检测台，轻点启动按钮。检测完成后，计算机屏幕上立即呈现出板簧内部的三维图像，纤维分布、孔隙率、绕曲度等情况一目了然。

科研人员正在检测复合材料汽车板簧

 这样的“透视”能力正体现出该实验室多尺度、多模态、动态化的技术特点，检测范围大到米级产品、小到材料微观结构。

 具体来讲，先由多尺度技术给材料做“全身体检”，从宏观结构到微米级纤维进行连续放大，找到“病灶”；再由多模态技术进行局部深度检测，全面捕捉、识别内部细微缺陷，动态捕捉材料在受力过程中的实时变化，检测效率与精度大幅提升，让材料内部缺陷无处遁形。

其中，多尺度测量设备采用“双源双探测器”架构。450千伏的高功率射线源穿透力强，适合快速扫描大范围、厚截面样品，实现“看得全”；130千伏的低功率射线源能量精细，适用捕捉局部区域的微米级纤维走向和微小孔隙，做到“看得细”。

射线源正对面的线阵、面阵两块探测器则根据检测需求，配合对应的射线源工作，分别生成二维图像、三维结构。

多模态测量系统则主要凭借光子计数探测器等关键技术，通过吸收衬度看高密度结构、相位衬度看低密度信息、能谱分析识别材质成分，实现多种模态成像。

“打个比方，我们就像是一手拿‘望远镜’一手拿‘显微镜’，既能看全整体又能看清局部，而且要实现一次扫描就能获得吸收、相位、能谱等模态信息，给复合材料做全方位、高精度的‘超级体检’，相当于在医院一次扫描，即可得到超声、核磁、CT三个检查结果。”实验室负责人孟凡勇说。

同时，实验室的核心设备搭载AI智能数据分析系统，可以对海量数据进行算法分析，自动生成工艺改善建议。在为北汽福田欧曼事业部研发的玻璃纤维汽车板簧检测中，系统给出调整铺层角度、优化纤维走向、完善纤维与树脂之间的孔隙率标准等具体建议，并提供参考工艺参数范围。

北汽福田欧曼事业部研发团队正在调整数据参数

据了解，复合材料汽车板簧号称“行业黑科技”，主要用于轻量化车型，产品难点在于生产质量一致性。作为装在车辆轮胎和车架之间的弹性元件，板簧关乎车辆容载量、舒适度、减震效果等关键因素。

复合材料汽车板簧示意图

 汽车板簧装配位置示意图

北汽福田欧曼事业部研发中心底盘系统高级主任工程师李军介绍：“依托过程所ACT实验室的多尺度多模态技术，我们得到了高密度、低密度以及材料成分组成的多模态信息，为玻璃纤维板簧技术二次推优、建设失效数据库提供了关键数据支撑。”

目前，北汽福田欧曼事业部创新研发的玻璃纤维汽车板簧减重可达60%，疲劳寿命是金属板簧的两倍。随着产品工艺不断优化，ACT实验室将推动最终验证合格的样品数据固化为“数字标杆”，供福田在生产过程中进行对标比对。

“ACT实验室目前技术涵盖金属件、碳纤维、玻璃纤维等多类复合材料检测，不仅做前沿基础研究，还通过AI、AR赋能大数据分析，把测量数据转化为企业的核心竞争力，让更多怀柔技术服 务于怀柔制造。”孟凡勇表示，“怀柔科学城集聚了一大批大科学装置和交叉研究平台，各有特色，期待能发挥协同效应，推进各领域研究不断向前突破。”