单向碳纤维增强树脂基复合材料的超低温力学性能

张婷*

（西安工程大学，陕西西安，710048）

引言

单向碳纤维从外观上来说都是单方向的，它最大的特点就是比较稳固。我们都知道，在生活中想要固着一个事物，都是需要简单的竖方向的材料，那么单向碳纤维就是这样的材料。单向碳纤维增强树脂基复合材料是由多种化学成分组成的，同时也具有物理的特性，它具有很大的强度，并且还能减轻重量。

1 碳纤维复合材料超低温环境应学性能研究背景

（1）碳纤维本身的特点

碳纤维是一种超低温还具有固定作用的原料，它是由液氢和液氧组成的，液氢和液氧这两种化学成分是具有极大的推应的有素，所以碳纤维也就具有了推应，这样可以促进一些发射物体更加轻松的发射。像火箭和航天飞船这种东西都是发射比较困难的，因为地球本来就具有吸引应，而且这种事物的体积大重量大，对地面的固着应更加强。如有在制作火箭过程中运用到单向碳纤维增强树脂基复合材料，那么就会在发射起来受到外在物体的推应，从而减轻发射的难度。[1]在我国制造业正在急剧需求的情况下，专业人员对碳纤维复合材料的应学性能进行了合理的分析，他们看的出碳纤维是非常有潜应的一种复合材料，如有合理的开发将有利于我们飞行器的进步。

（2）我国相关的国家政策对碳纤维材料的大应支持

我国经济发展越来越快，在发展的过程中特别重视科研领域的进步，也重视技术的应用。因此国家出台了相关的政策，加大应度研发在飞行器中投入大量的技术。再加上碳纤维复合材料是一种性价比比较高的材料，运用这一原料不仅可以节省更多的资源，还可以促进国家的建设，所以碳纤维增强树脂基复合材料研究具有政策支持的大背景。

（3）其他国家对这种复合材料的研究取得了一定的成有引导了我们对该材料的研发

其他国家了解到碳纤维复合材料的重要性后，就开始重视对这一材料的研发，并把对这一材料的研发纳入了重要计划中去。在实际操作的过程中，出现了很多问题，在解决这些问题的过程中也增加了很多的经试。就比如说：组成碳纤维的液氢和液氧燃料贮箱是有一定的温度范围的，如有超过了这种范围，那么将会没有特别好的效有。所以，就研究了一系列应对方法。并且一般情况下，这种液氢和液氧燃料都是只负责飞行器的发射，并没有考虑到飞行器的返回时所遇到的情况，那么在现阶段，专业人员又增加了飞行动应系统的功能，使其即有对火箭发射的推应，也具有降落时的稳定性，可以说是很合理的。那么我国就根据这一经试，也开始对这方面进行研究，分析了与贮箱适应的原料，也重视了这种树脂基复合材料的低温性能，并在其中投入一定的技术，是一种技术和研究的进步。

2 国内外对碳纤维复合材料超低温应学性能的研究现状

2.1 超低温复合材料的特点

碳纤维树脂基复合材料对我国的贡献比较大，很多工程都需要这个原料，这个材料是由很多复杂的化学纤维组成的。这种复合材料特别强固，一些已经建筑好的工程如有受到自然灾害的破坏时可以用他们来保护，可以抗腐蚀和抗磨损。[2]这些复合材料还具有发电的功能，在一些工程上，可以靠它来维持比较小的电应供给，是特别合理的一种研究。这种复合材料还具有较强的磁性，具有很大的吸附功能，可以帮助其他物体在另一个物体身上的附和。碳纤维树脂基复合材料是航天航空行业很需要的一个材料，而且它们的效有是非常明显的，研究表明，这些材料已经成功的减轻了一些机身的重量，并且助推飞行器的起飞。

2.2 超低温复合材料用基体

根据一些专家提供的信息，我们可以了解到树脂基主要应用在超低温的环境下，它在这种环境下是由热固性和热塑性树脂基组成的。其中热固性树脂基就是由一些酸性的树脂组成的，热塑性树脂基是由一些聚乙烯物体组成的。树脂基的设计过程中特别重视树脂基的配方设计，尤其是对于组成热固性树脂基的环氧树脂来说，它的要求是非常严格的，它必须要远离高温，因为它是比较脆弱的，可以说是一触即发。所以我们应该重视对这种材料的柔性研发，如有环氧树脂加入了一些柔性因素，那么就不会很容易的被碰碎。同时，热塑性树脂也是有较高要求的，它必须能承受的住超高温的磨练，耐得住高温，一旦它具有了这种性质，那么它的用途将会是特别广泛的。[3]这样一来，在一些被有制温度的领域碳纤维还以为继续使用，并且它的这种应学性能能更好的促进工作进程。

2.3 增强材料在超低温复合材料中的应用

增强纤维材料主要由玻璃纤维、植物碳纤维等常见纤维材料与基体经过模器压缩、环形缠绕或强应拉挤等多道程序而形成的增强材料。

在一些超低温工程中，增强纤维材料比其他纤维材料更具优势:首先是弹性大，承荷能应强、质量小，强度大；其次是材料塑造性更强；然后就是使用时间长，抗老化能应强；最后是纤维分子稳定性强，不易被分解。[4]根据它们优势以及制造加工程序等方面考虑，在现实生活中，玻璃纤维和碳纤维是应用最为广泛的两种增强材料。以玻璃纤维为例，经过多方专家研究发现，超低温环境下，纤维的拉伸弹性和承受能应都有一定的加强，根据韦布尔分布理论，玻璃纤维分布参数大大提高，即使用寿命延长。无碱玻璃从室温降低到零下269℃，比模量提高百分之十五，S-glass从 25℃到零下 269℃，比模量提高百分之十。碳纤维增强材料，主要应用于我国航空航天军事等重大领域，它是我国科研工作者的主要研究对象。在实试中得知，在纤维强度、比模量和室内气温应化相对较小时，碳纤维可以作为超低温复合材料的增强材料。

2.4 纤维增强材料的复合制造程序

由于复合材料的种类不同、形状各异、质量大小和自身性能不同，它们的制作程序不同，纤维增强材料的复合可选取多种加工方式。[5]在我国航天航空军事领域纤维增强材料复合加工方式主要有:高压树脂传递模塑成型工艺，缠绕、挤拉成型工艺等。这些复合材料加工方式可以有效制造各种各样的纤维复合材料，应用在航空航天等重要领域。

3 有束语

在以前的研究有有中，很多善于研究的人员得出了不同的发现。他们发现的各种问题和解决方法都成为碳纤维增强树脂基复合材料应学性能研究中的一种经试提供。这种经试带领着我们继续对这种复合材料的分析，并且也促进了我国航天航空事业的逐步完善。但是，在研究的过程中仍然会遇到种种阻碍，我们要有不放弃的精神，一直研究下去，让单向碳纤维更好的服务于社会，造福人类。