2026 年 10 月 22 日
斯科尔科沃科学与技术学院（Skoltech）的研究人员开发了一种无需大型基础设施即可在现场组装和修复结构的方法。该技术利用热空气对热塑性聚合物复合材料（一种玻璃纤维增强塑料）进行焊接。
这项研究发表在《材料研究与技术杂志》上。团队提出了一种便携式焊接方法，旨在简化桥梁、电话塔、仓库及其他基础设施的建造与维护。该方案有望延长结构使用寿命，降低维修成本，尤其适用于偏远地区。
传统材料的局限与热塑性的优势
目前，风力轮机、发电塔及人行天桥等结构主要采用混凝土和金属制造。这些连接方式增加了整体重量和应力集中，并使结构更容易受到湿度和温度波动的影响。
使用热塑性聚合物可以避免上述问题。Skoltech 材料系副教授、该研究的主要研究员亚历山大·萨福诺夫（Alexander Safonov）表示：“我们此前已证明这类材料能提供所需的强度，现在我们已经测试了一种在现场条件下使用廉价设备连接它们的方法。”
聚合物复合型材通常由纤维增强塑料制成，塑料在制造过程中熔化并将纤维嵌入其中。复合材料主要分为两类：热固性和热塑性。
热固性材料冷却后会永久定型，试图重新熔化会破坏微观化学键，导致材料性能不可逆地下降。相反，热塑性复合材料可以在局部熔化并压缩在一起，从而在组装或维修过程中实现合并。尽管目前建筑项目主要依赖具有高强度和易制造优势的热固性品种，但 Skoltech 研究人员此前已提出一种制造高强度热塑性材料的方法，并在本研究中探索了基于这些材料的现场组装与维修策略。
平衡热量与压力参数
“只有四个关键参数，”萨福诺夫指出，“当我们从热枪向连接区域吹送热空气时，可以改变空气温度和暴露时间；同时还可以调整压力和加压持续时间。”
然而，过度加热或加压会导致部件变形受损。研究团队的目标是在这四个参数之间找到最佳平衡点，以确定最优焊接条件。
在实验阶段，研究人员使用实验室压力机进行压缩操作。而在实际现场应用中，可以使用类似于更换汽车轮胎千斤顶的液压装置。热空气吹风机体积小巧，非常适合现场工作人员携带和使用。
低成本设备下的竞争力表现
测试结果显示，这种热空气焊接接头的强度与超声波焊接和电阻焊接制成的接头相当，且相比感应焊接没有明显劣势。值得注意的是，传统的超声波、电阻及感应焊接方法通常需要更复杂、昂贵、庞大且高能耗的设备。
这种简化的热塑性焊接技术有望扩大聚合物复合材料在基础设施建设中的应用范围。特别是在偏远且难以到达的地区，其长期使用寿命和低维护需求能带来最大的经济回报。
参考文献：Nikita Lyaichenko et al, Hot-air welding of thermoplastic polymer profiles, Journal of Materials Research and Technology (2026). DOI: 10.1016/j.jmrt.2026.
