高模量玻璃纤维的研究进展
魏耀澎1，伏建浩1，钱兆青1，何冉1，曹毅2，卢亚东1，马天琛1，康俊峰1 （1. 济南大学材料科学与工程学院；2. 济南大学信息科学与工程学院）
摘要：高模量玻璃纤维具有高强度、耐高温、耐腐蚀及优异的抗冲击和电绝缘等特性，是风电叶片、新能源汽车和航空航天等领域的核心增强材料。本文综述了高模量玻璃纤维的发展历程、典型产品及其性能特点，探讨了其微观结构特征与宏观模量之间的内在关联机制；阐述了高模量玻璃纤维组成的演变趋势，铝硅酸盐玻璃体系中避铝原理的适用条件，以及高配位铝、三簇氧等结构单元对弹性模量的影响；梳理了弹性模量的理论基础与多种计算模型，包括经典的Makishima-Mackenzie（M-M）模型、分子动力学模拟、拓扑约束理论及其修正方法，并引入机器学习探讨了其在成分设计与性能预测中的作用。
关键词：玻璃纤维； 高模量； 分子动力学模拟； 机器学习； 高配位铝； 三簇氧
目录介绍
0 引言
1 高模量玻璃纤维组成体系及结构特征与性能
1. 1 高模量玻璃纤维成分—结构关系
1. 2 高配位铝与三簇氧
1. 2. 1 高配位铝与三簇氧的形成机制
1. 2. 2 高配位铝与三簇氧对弹性模量的影响
1. 3 制备工艺对结构与弹性模量的影响
2 弹性模量理论基础与计算模型
2. 1 传统M-M模型对弹性模量的调控
2. 2 修正后M-M模型对弹性模量的预测
2. 3 基于MD的QSPR分析
2. 4 基于应力应变比值计算的弹性模量
2. 5 基于TCT计算的弹性模量
2. 6 模型对比与适用条件
3 利用机器学习建立玻璃弹性模量预测模型
3. 1 ML的数据来源
3. 2 构建组分—结构—弹性模量预测模型加速配方设计
3. 3 构建组分—弹性模量预测模型加速配方设计
3. 4 可解释性方法：揭示弹性模量的调控机制
3. 5 ML驱动高模量配方发现与实验验证的代表性研究案例
4 结语与展望
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