研究人员来自 IMDEA 材料研究所，他们开发出一种多功能凯夫拉基复合材料，在保持优异结构性能的同时，集成了应变传感、电磁干扰（EMI）屏蔽和除冰等多种功能。
新型复合材料的制备思路
这项研究发表在《Composite Part B: Engineering》（《复合材料B部分：工程》）期刊上。团队展示了一种可扩展的制造路线：通过激光光热转换技术，直接在凯夫拉织物表面生成激光诱导石墨烯（LIG），再将其整合进先进复合层压结构中。
传统纤维增强聚合物复合材料因高比强度和高比刚度，被广泛应用于航空航天、交通运输和能源等领域，但通常只承担承载和结构支撑功能。
如果要在这些材料中加入实时结构健康监测、电磁防护或热管理等附加功能，往往需要额外的传感器、屏蔽层或加热元件，不仅增加系统复杂度，也带来额外重量和装配成本。
为解决这一问题，研究团队提出利用激光光热效应，在凯夫拉织物表面原位制备 LIG 导电层的策略。随后，他们采用与工业生产兼容的真空注射工艺，将经过激光改性的凯夫拉层嵌入玄武岩纤维/生物基环氧树脂层压板中。
这种工艺路线有望直接应用于电动交通工具、风力涡轮机等需要轻量化与多功能一体化的结构部件中。
激光诱导石墨烯赋予的多重功能
研究结果表明，经过激光处理的凯夫拉表面可以在不削弱复合材料整体结构性能的前提下成功整合进层压板中。
引入 LIG 层后，材料获得了多项新功能：
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原位应变传感： 激光处理的凯夫拉层表现出明显的压阻效应，可通过电阻变化实时监测结构变形，量化灵敏度因子接近 1.0，实现结构健康监测功能。
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焦耳加热与除冰： 在较低电压驱动下，LIG 层可通过焦耳加热使表面温度升至 50°C 以上。实验中，在 -40°C 环境下，该复合材料能够在 5 分钟内完成除冰，验证了其在极端低温条件下的热管理与除冰能力。
这些功能的集成，为一体化结构部件提供了新的设计思路。例如，在电动汽车电池包外壳中，有望同时实现结构承载、健康监测、热管理以及电磁屏蔽等多重功能，减少独立部件数量。
走向工业应用面临的关键挑战
尽管研究结果显示出良好前景，作者指出，要实现工业化应用仍需解决若干技术难题：
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树脂注射与厚度控制： 现有真空注射工艺在厚度精确控制方面仍存在限制，需要更精细的工艺窗口和更准确的理论模型来指导设计和制造。
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电接触与疲劳稳定性： 外部电极与 LIG 层之间的电接触，在高循环机械疲劳载荷下的电机械稳定性仍是挑战，可能影响长期可靠性。
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热循环导致的局部降解： 与焦耳加热相关的反复热循环，可能在环氧基体中引发局部热降解，对材料寿命造成影响。
作者表示，后续研究将重点放在两方面：一是优化激光诱导石墨烯的形貌与结构，以提升导电性和稳定性；二是开发可嵌入结构内部的稳健电极设计，减轻结构疲劳和热循环带来的不利影响，为该类多功能复合材料的工程化应用奠定基础。
