更少孔隙，更高抗冲击性：彼得·多尼尔基金会奖2026年度表彰航空业纤维增强复合材料部件的材料研究

降低高昂的废品率：碳纤维增强和玻璃纤维增强塑料部件的孔隙含量减少高达87.5%
碳纤维增强和玻璃纤维增强塑料（CFRP/GFRP）只有在纤维与树脂尽可能无缝结合时，才能充分发挥其在轻量化和可持续性方面的全部潜力。问题在于，标准的“树脂传递模塑”（RTM）注射成型工艺常常会产生微小的孔隙，从而削弱部件强度。“树脂在织物内部遇到局部流动阻力，因此会发生不良的偏转，”伊尔梅瑙工业大学高级研究员Benedikt Neitzel博士解释道。迄今为止，这类气穴都是通过留出较大的安全裕度来弥补的。“然而，这却让部件徒增了不必要的重量，”Neitzel说道。一旦逾越公差界限，便面临高昂废品率的风险—碳纤维材质尤甚。

正因如此，在其荣获2026年彼得·多尼尔基金会奖的博士论文（《纺织半成品渗透性分析—旨在最小化RTM工艺中的孔隙生成》）中，Neitzel独创了一套新的计算方法，得以更精准地预判孔隙的形成轨迹。他还设计了一套自动化过程控制系统，能够主动规避空气的滞留。成果斐然：“我们成功将试样的孔隙含量降低了高达87.5%，”Neitzel如是说。他同时还担任着“可持续资源材料”研究协会的常务董事。

展望未来，  此类低孔隙部件将可设计得更为纤薄、更加轻盈。“材料与燃料的节约之机，其最深远者，蕴藏于须臾驱动庞然巨物—尤以飞机制造为要，机械与医疗技术亦在其列，”Neitzel如是说。于制造商而言，其法门之大利在于无需铺陈繁复测量。“工程师今日览毕，明日即可施行，”这位材料研究者如是称。

冰雹袭扰，飞鸟撞击 — 三维织物，凌越传统二维层板之限
现代飞机机体大量采用纤维增强塑料，通常以二维层压板叠层形式呈现。三维织物迄今为止应用尚不广泛，然而它恰好弥补了二维层压板的一大关键缺陷—厚度方向承载能力不足。由于三维复合材料中的纤维同时沿第三维度（Z向）排布，此类材料的分层和开裂风险显著低于二维层压板。

迄今为止，三维预成型件主要应用于对抗损伤性能要求极高的场景，例如空客A320neo系列或波音737 MAX所搭载的LEAP发动机风扇叶片。航天领域的最新案例则是NASA的猎户座飞船，该飞船于今年四月初的阿耳忒弥斯二号任务中，搭载四名宇航员完成了绕月飞行。“在猎户座飞船上，三维织物被用于高应力连接部位，例如乘员舱与服务舱之间，”Johanna Buschmann硕士表示。“它们在那里承受发射和再入过程中的巨大作用力，并有效降低危及生命的热桥风险。

Buschmann在德国航空航天中心（DLR）完成的硕士论文，她因此获得2026年彼得·多尼尔基金会奖—重点研究了三维织物相较于二维层压板在抵御冲击（如鸟击、冰雹或工具掉落所致）方面的表现。“这类冲击可能造成内部损伤，从外部几乎难以察觉，却会严重损害部件的承载能力，”Buschmann解释道。在其题为《基于三维编织CFRP预成型件的材料表征活动评估与实验验证》的论文中，她对比了二维织物（斜纹布）与三维CFRP预成型件（层间结构和角联锁XY结构）。测试结果证实，三维CFRP织物在冲击下表现出更强的能量吸收能力、更少的分层现象以及更优的剩余强度。二维织物在遭受15焦耳冲击（相当于较大冰雹的冲击能量）后，抗压强度损失约54%，而三维织物的损失仅为28%至40%。

“这表明，采用三维预成型件可有效提升复合材料的剩余强度和抗冲击性能，” Buschmann表示。这对于航空航天领域意义尤为重大，因为该行业的冲击损伤往往涉及高昂的维修费用或部件更换成本。从长远来看，三维编织部件在遭受冲击后预期可延长的使用寿命，亦将有助于提升飞机制造的可持续性。

圆满闭环：从飞机设计师彼得·多尼尔到航空三维织物
七月中旬，颁奖典礼于林道尔·多尼尔公司复合材料系统部门技术中心举行。该部门集织造机械与薄膜生产线制造商的数十年专业积淀，将纤维与塑料两大关键材料之加工技艺，融汇为可规模化复合材料批量生产的系统方案。基金会奖评审人Andreas Rutz博士与Bernd Sträter博士盛赞获奖论文“科学与实践兼优”，堪称“纤维复合材料技术发展之重要里程碑”—既优化了复合材料部件的计算与制造，亦为三维织物之工业应用提供了可靠数据支撑。

Peter D. Dornier，这家家族企业之多年掌舵人、现任监事会主席，亦兼基金会董事会中彼得·多尼尔基金会奖之负责人。他在颁奖致辞中，将获奖研究与公司历史相系：其父—多尼尔创始人、飞机设计师彼得·多尼尔（航空先驱克劳德·多尼尔之子）—曾道：“多尼尔与飞机，密不可分。” Peter D. Dornier言道，这些交织纤维复合材料与航空的获奖之作，既承此精神，亦必契合其父对未来研究之期许。

随后，他引领约120位嘉宾回溯公司在复合材料领域的初心起点：早于20世纪70年代，多尼尔剑杆织机便已织就空客尾翼半成品、阿丽亚娜火箭组件，以及阿尔法喷气教练机之CFRP空气制动器—欧洲首款获认证的CFRP批量部件，由多尼尔与达索-布雷盖在德法联合项目中携手打造。据Dornier称，复合材料系统部门正以面向航空供应商的3D织造机械，承前启后，继往开来。他慨言：“获奖织物由客户在多尼尔织机上织造而成—这一事实，以一种独特的方式，令故事终得圆满闭环。”

“不尚极致数字，唯求实用之器”
颁奖礼上，两位获奖者皆感动不已。“我的博士论文不追求炫目数据，只为工艺工程师提供趁手工具，” Neitzel坦言。“从未奢想能获此奖。”Buschmann亦言：“荣获彼得·多尼尔基金会奖，实乃无上荣光，更激励我于航空航天领域笃行不怠。”Neitzel正于德国研究基金会资助下，推进后续项目，以期将其计算方法拓展至更多纤维结构。与此同时，Buschmann完成硕士论文的德国航空航天中心（DLR）也在积极推动进一步合作，以探索三维CFRP预成型件在航空航天领域的实际应用。

彼得·多尼尔基金会奖
彼得·多尼尔基金会奖的设立理念可追溯至彼得·多尼尔（1917–2002），他是总部位于林道的多尼尔有限公司（DORNIER GmbH）的创始人。在玛雅·多尼尔的倡议下，该奖项于2017年设立，此后每年颁发一次。该奖项每名获奖者可获得5,000欧元奖金，旨在表彰青年学者在纺织、薄膜与纤维复合材料技术以及航空航天领域所取得的杰出科研成果。