纤维复合材料（CFRP）轻质高强等性能特点，在压力容器、风电叶片、尖端装备等领域的需求迅猛增长。CFRP的快速低成本制造成为时代背景下的“国之所需，科技所驱”。本项目以环氧树脂基碳纤维复合材料的“超快速、低成本、高精度”为目标，从成型和固化两个阶段入手，通过理论计算与实验相结合的手段，开展了基于微波固化协同干法缠绕的复合材料理论研究与设计研究。为解决环氧树脂基元材料本征微波响应性不足的问题，项目采用DFT计算、MD模拟与实验相结合的方法，深入研究了环氧分子本征极性特征与损耗特性的构效关系，并据此进行了环氧树脂基体选型；为了明晰液固相变过程中分子构型对微波响应行为的影响作用机理，项目开展了微波场下的树脂交联网络模拟，分析了固化过程中介电性能的变化机制，并构建了微波吸收强且适配干法缠绕工艺的环氧树脂体系；针对微波辐照下的碳纤维增强复合材料界面，项目通过DFT和MD结合的计算化学模拟，分析了石墨结构破坏对界面性能提升的影响机制，并以此为指导建立了树脂-碳纤维高性能界面的快速构建理论；最后，利用微波选择加热的协同作用，构建了适配材料特性的复合材料干法缠绕多维协同精细化设计新方法。研究结果表明，微波固化技术在提高生产效率、降低能耗和改善材料性能方面具有显著优势，推动了环氧树脂基碳纤维复合材料的高效制造和广泛应用。