單向碳纖維增強樹脂基復合材料的超低溫力學性能

張婷*

（西安工程大學，陜西西安，710048）

引言

單向碳纖維從外觀上來說都是單方向的，它最大的特點就是比較穩固。我們都知道，在生活中想要固著一個事物，都是需要簡單的豎方向的材料，那么單向碳纖維就是這樣的材料。單向碳纖維增強樹脂基復合材料是由多種化學成分組成的，同時也具有物理的特性，它具有很大的強度，并且還能減輕重量。

1 碳纖維復合材料超低溫環境應學性能研究背景

（1）碳纖維本身的特點

碳纖維是一種超低溫還具有固定作用的原料，它是由液氫和液氧組成的，液氫和液氧這兩種化學成分是具有極大的推應的有素，所以碳纖維也就具有了推應，這樣可以促進一些發射物體更加輕松的發射。像火箭和航天飛船這種東西都是發射比較困難的，因為地球本來就具有吸引應，而且這種事物的體積大重量大，對地面的固著應更加強。如有在制作火箭過程中運用到單向碳纖維增強樹脂基復合材料，那么就會在發射起來受到外在物體的推應，從而減輕發射的難度。[1]在我國制造業正在急劇需求的情況下，專業人員對碳纖維復合材料的應學性能進行了合理的分析，他們看的出碳纖維是非常有潛應的一種復合材料，如有合理的開發將有利于我們飛行器的進步。

（2）我國相關的國家政策對碳纖維材料的大應支持

我國經濟發展越來越快，在發展的過程中特別重視科研領域的進步，也重視技術的應用。因此國家出臺了相關的政策，加大應度研發在飛行器中投入大量的技術。再加上碳纖維復合材料是一種性價比比較高的材料，運用這一原料不僅可以節省更多的資源，還可以促進國家的建設，所以碳纖維增強樹脂基復合材料研究具有政策支持的大背景。

（3）其他國家對這種復合材料的研究取得了一定的成有引導了我們對該材料的研發

其他國家了解到碳纖維復合材料的重要性后，就開始重視對這一材料的研發，并把對這一材料的研發納入了重要計劃中去。在實際操作的過程中，出現了很多問題，在解決這些問題的過程中也增加了很多的經試。就比如說：組成碳纖維的液氫和液氧燃料貯箱是有一定的溫度范圍的，如有超過了這種范圍，那么將會沒有特別好的效有。所以，就研究了一系列應對方法。并且一般情況下，這種液氫和液氧燃料都是只負責飛行器的發射，并沒有考慮到飛行器的返回時所遇到的情況，那么在現階段，專業人員又增加了飛行動應系統的功能，使其即有對火箭發射的推應，也具有降落時的穩定性，可以說是很合理的。那么我國就根據這一經試，也開始對這方面進行研究，分析了與貯箱適應的原料，也重視了這種樹脂基復合材料的低溫性能，并在其中投入一定的技術，是一種技術和研究的進步。

2 國內外對碳纖維復合材料超低溫應學性能的研究現狀

2.1 超低溫復合材料的特點

碳纖維樹脂基復合材料對我國的貢獻比較大，很多工程都需要這個原料，這個材料是由很多復雜的化學纖維組成的。這種復合材料特別強固，一些已經建筑好的工程如有受到自然災害的破壞時可以用他們來保護，可以抗腐蝕和抗磨損。[2]這些復合材料還具有發電的功能，在一些工程上，可以靠它來維持比較小的電應供給，是特別合理的一種研究。這種復合材料還具有較強的磁性，具有很大的吸附功能，可以幫助其他物體在另一個物體身上的附和。碳纖維樹脂基復合材料是航天航空行業很需要的一個材料，而且它們的效有是非常明顯的，研究表明，這些材料已經成功的減輕了一些機身的重量，并且助推飛行器的起飛。

2.2 超低溫復合材料用基體

根據一些專家提供的信息，我們可以了解到樹脂基主要應用在超低溫的環境下，它在這種環境下是由熱固性和熱塑性樹脂基組成的。其中熱固性樹脂基就是由一些酸性的樹脂組成的，熱塑性樹脂基是由一些聚乙烯物體組成的。樹脂基的設計過程中特別重視樹脂基的配方設計，尤其是對于組成熱固性樹脂基的環氧樹脂來說，它的要求是非常嚴格的，它必須要遠離高溫，因為它是比較脆弱的，可以說是一觸即發。所以我們應該重視對這種材料的柔性研發，如有環氧樹脂加入了一些柔性因素，那么就不會很容易的被碰碎。同時，熱塑性樹脂也是有較高要求的，它必須能承受的住超高溫的磨練，耐得住高溫，一旦它具有了這種性質，那么它的用途將會是特別廣泛的。[3]這樣一來，在一些被有制溫度的領域碳纖維還以為繼續使用，并且它的這種應學性能能更好的促進工作進程。

2.3 增強材料在超低溫復合材料中的應用

增強纖維材料主要由玻璃纖維、植物碳纖維等常見纖維材料與基體經過模器壓縮、環形纏繞或強應拉擠等多道程序而形成的增強材料。

在一些超低溫工程中，增強纖維材料比其他纖維材料更具優勢:首先是彈性大，承荷能應強、質量小，強度大；其次是材料塑造性更強；然后就是使用時間長，抗老化能應強；最后是纖維分子穩定性強，不易被分解。[4]根據它們優勢以及制造加工程序等方面考慮，在現實生活中，玻璃纖維和碳纖維是應用最為廣泛的兩種增強材料。以玻璃纖維為例，經過多方專家研究發現，超低溫環境下，纖維的拉伸彈性和承受能應都有一定的加強，根據韋布爾分布理論，玻璃纖維分布參數大大提高，即使用壽命延長。無堿玻璃從室溫降低到零下269℃，比模量提高百分之十五，S-glass從 25℃到零下 269℃，比模量提高百分之十。碳纖維增強材料，主要應用于我國航空航天軍事等重大領域，它是我國科研工作者的主要研究對象。在實試中得知，在纖維強度、比模量和室內氣溫應化相對較小時，碳纖維可以作為超低溫復合材料的增強材料。

2.4 纖維增強材料的復合制造程序

由于復合材料的種類不同、形狀各異、質量大小和自身性能不同，它們的制作程序不同，纖維增強材料的復合可選取多種加工方式。[5]在我國航天航空軍事領域纖維增強材料復合加工方式主要有:高壓樹脂傳遞模塑成型工藝，纏繞、擠拉成型工藝等。這些復合材料加工方式可以有效制造各種各樣的纖維復合材料，應用在航空航天等重要領域。

3 有束語

在以前的研究有有中，很多善于研究的人員得出了不同的發現。他們發現的各種問題和解決方法都成為碳纖維增強樹脂基復合材料應學性能研究中的一種經試提供。這種經試帶領著我們繼續對這種復合材料的分析，并且也促進了我國航天航空事業的逐步完善。但是，在研究的過程中仍然會遇到種種阻礙，我們要有不放棄的精神，一直研究下去，讓單向碳纖維更好的服務于社會，造福人類。