基于碳纤维复合材料热性能的研究进展综述
T1000 级碳纤维及其复合材料研究与应用进展
摘要本文介绍了T1000 级碳纤维的发展历程，综述了T1000 级碳纤维及其复合材料的研究及应用情况，指出了国产T1000 级碳纤维应用研究需要关注的问题。
1引言碳纤维是一种碳元素组成占总质量90％以上，具有高强度、高模量、耐高温等优点的纤维材料。
最早可追溯至18 世纪的爱迪生和斯旺，1959年日本首先发明了聚丙烯腈（PAN）基碳纤维，而当下碳纤维的核心技术和产能被日本、美国以及一些欧洲发达国家和地区掌控。
T1000 级碳纤维作为碳纤维中的高端产品，在航空航天领域有着极大的用途。
高性能碳纤维的研究可以改善固体火箭发动机消极质量、提升载药量、提高质量比，对于先进武器的发展研究以及航天探索有重大意义。
目前国外已经大量使用T1000 级碳纤维的缠绕容器和固体火箭发动机壳体，因此开展国产T1000级碳纤维及其复合材料的应用研究迫在眉睫。
碳纤维的制备包括物理、化学、材料科学等多个领域的内容，总体分为纺丝原液的聚合、聚丙烯腈原丝的纺制、预氧化和碳化三个步骤，有众多因素需要调控。
根据缺陷理论和最弱连接理论，制备过程中产生的缺陷是影响碳纤维性能的主要因素，为保证碳纤维的性能，需要对每个工艺流程中工艺参数精准调控，由于加工过程中的各参数之间相互作用十分复杂，且目前一些工艺流程中的实际形成和演变机理不明，也使得高性能碳纤维，尤其是T1000 级碳纤维的研制有很大困难。
T1000 级碳纤维的研究主要包括碳纤维本身性能的研究、碳纤维复合材料的改性研究、碳纤维复合材料使用性能的研究几个方面。
由于T1000 级碳纤维本身的高性能、价格昂贵等原因，且国产T1000 级碳纤维还没有正式投入应用的报道，在实际应用方面主要介绍国外T1000 级碳纤维在航空航天以及其他领域的应用情况。
2T1000 级碳纤维性能研究现状1962 年正式开展PAN 基碳纤维的研制，1986 年研制出T1000G 碳纤维。
2014 年 3 月，通过碳化精细控制技术在纳米层级内控制纤维结构，成功研发出T1100G 碳纤维，2017 年 6 月强度由6600MPa 更新至7000MPa，目前东丽已完成了T1200 碳纤维的量产。
碳纤维环氧树脂复合材料的制备及性能研究
碳纤维环氧树脂复合材料的制备及性能研究摘要碳纤维环氧树脂复合材料具有轻质、高强度和优异的力学性能，被广泛应用于航空航天、汽车和能源等领域。
本文旨在研究碳纤维环氧树脂复合材料的制备方法以及其性能研究。
首先介绍了碳纤维和环氧树脂的基本概念，然后阐述了碳纤维环氧树脂复合材料的制备工艺，包括预浸料制备、成型工艺和固化过程。
接着，对碳纤维环氧树脂复合材料的力学性能、热性能和耐腐蚀性进行了研究，分析了其影响因素和优缺点。
最后，对碳纤维环氧树脂复合材料的未来发展进行了展望。
1. 碳纤维和环氧树脂的基本概念1.1 碳纤维碳纤维是由碳元素为主要成分的纤维材料，具有轻质、高强度和高模量的特点。
其制备过程包括原料选择、纤维拉伸、炭化和后处理等步骤。
1.2 环氧树脂环氧树脂是一种具有交联结构的聚合物材料，具有优异的机械性能和化学稳定性。
其制备过程包括单体合成、聚合和固化等步骤。
2. 碳纤维环氧树脂复合材料的制备工艺2.1 预浸料制备预浸料是碳纤维环氧树脂复合材料制备的关键步骤之一。
其制备过程包括树脂调制、纤维浸润和固化等步骤。
2.2 成型工艺成型工艺是碳纤维环氧树脂复合材料制备的关键步骤之一。
常见的成型工艺包括手工层叠、自动化层叠和压缩成型等方法。
2.3 固化过程固化过程是碳纤维环氧树脂复合材料制备的关键步骤之一。
常见的固化方法包括热固化和光固化等。
3. 碳纤维环氧树脂复合材料的性能研究3.1 力学性能碳纤维环氧树脂复合材料的力学性能受到纤维取向、纤维体积分数和树脂固化度等因素的影响。
常见的力学性能包括强度、弹性模量和断裂韧性等。
3.2 热性能碳纤维环氧树脂复合材料具有良好的耐高温性能和导热性能。
其热性能受到树脂体系、纤维体积分数和纤维取向等因素的影响。
3.3 耐腐蚀性碳纤维环氧树脂复合材料的耐腐蚀性能受到介质环境、表面涂层和纤维保护等因素的影响。
常见的腐蚀介质包括酸、碱和溶剂等。
4. 碳纤维环氧树脂复合材料的发展趋势碳纤维环氧树脂复合材料在航空航天、汽车、能源和体育器材等领域有着广阔的应用前景。
碳纤维复合材料论文
碳纤维复合材料论文标题：碳纤维复合材料：制备、性能与应用摘要：碳纤维复合材料是一种重要的先进材料，在航空航天、汽车制造、体育器材以及其他领域具有广泛的应用前景。
本文综述了碳纤维复合材料的制备方法、性能特点以及其在不同领域的应用研究，旨在为碳纤维复合材料的研究和应用提供一定的参考。
1.引言随着科技的进步和产品性能需求的提高，新型材料的研究和应用成为一个重要的研究方向。
碳纤维复合材料以其高强度、低密度、优异的机械性能和化学稳定性等特点，受到了广泛关注。
2.碳纤维复合材料的制备方法2.1碳纤维的制备工艺2.2树脂基体的制备方法2.3复合材料的制备工艺2.4其他制备方法的研究进展3.碳纤维复合材料的性能特点3.1机械性能3.2热性能3.3电性能3.4耐腐蚀性能4.碳纤维复合材料在航空航天领域的应用4.1飞机结构件4.2发动机部件4.3航空航天用复合材料板5.碳纤维复合材料在汽车制造领域的应用5.1车身材料5.2引擎附件5.3车内装饰材料6.碳纤维复合材料在体育器材领域的应用6.1网球拍6.2高尔夫球杆6.3自行车车架7.碳纤维复合材料的未来发展趋势对碳纤维复合材料未来的发展趋势进行展望，并提出了一些研究方向和应用前景。
包括在材料性能的进一步提高、制备工艺的优化、成本的降低等方面。
结论：碳纤维复合材料以其出色的性能和广泛的应用领域，成为了当今研究热点。
本文综述了碳纤维复合材料的制备方法、性能特点以及在航空航天、汽车制造和体育器材等领域的应用情况，并对其未来的发展趋势进行了展望。
碳纤维复合材料在各个领域的应用前景广阔，值得进一步深入研究和应用。
碳纤维复合材料力学性能研究进展
包 装 工 程第44卷 第21期 ·36·PACKAGING ENGINEERING 2023年11月收稿日期：2023-05-30基金项目：国家自然科学基金（12172344） *通信作者碳纤维复合材料力学性能研究进展段裕熙，张凯*，徐伟芳，陈军红，龚芹（中国工程物理研究院总体工程研究所，四川 绵阳 621999）摘要：目的 综述碳纤维复合材料这一热结构材料的力学性能研究进展，推进碳纤维复合材料的研制和应用。
方法 采用文献调研法，梳理和汇总国内外有关碳纤维复合材料力学性能的研究内容，对二维复合材料、针刺复合材料及三维编织复合材料3种结构进行性能影响因素分析。
结论 影响碳纤维复合材料静态和动态力学性能的因素主要有温度、应变率、密度等，提出应进一步开展碳纤维复合材料在多因素耦合及高温动态性能方面的研究。
关键词：碳纤维复合材料；静态力学性能；动态力学性能；三维编织复合材料 中图分类号：TB332 文献标识码：A 文章编号：1001-3563(2023)21-0036-10 DOI ：10.19554/ki.1001-3563.2023.21.005Mechanical Property of Carbon Fiber CompositesDUAN Yu-xi , ZHANG Kai *, XU Wei-fang , CHEN Jun-hong , GONG Qin(Institute of Systems Engineering, China Academy of Engineering Physics, Sichuan Mianyang 621999, China) ABSTRACT: The work aims to explore recent advancements in the mechanical properties of carbon fiber composites for thermal structural applications, with the objective of promoting the development and utilization of carbon fiber composites. Through a comprehensive literature review, the current research status on the mechanical properties of carbon fiber composites was summarized, and the factors affecting the static and dynamic mechanical properties of 2D composites, needled composites, and 3D woven composites were analyzed. The results indicate that factors affecting the static and dynamic mechanical properties of carbon fiber composites include temperature, strain rate, density, et al. And further investigations are necessary in multi-factor coupling and high temperature dynamic properties of carbon fiber composites. KEY WORDS: carbon fiber composite; static mechanical properties; dynamic mechanical properties; three-dimensional weaving composite碳纤维由有机纤维经过一系列热处理转化而成，它是含碳量高于90%的无机高性能纤维，既具有碳材料的固有本征，又兼具纺织纤维的柔软可加工性。
碳纤维复合材料应用研究报告进展
碳纤维复合材料的应用研究进展姜楠＜湖北大学材料科学与工程学院，武汉430062）摘要：本文概述了碳纤维复合材料vCFRP）的性能特点和应用研究进展。
简要介绍了碳纤维复合材料在大飞机制造业，深海油气田，非织造设备等方面的应用情况，碳纤维复合材料湿热性能和抗氧化烧蚀技术的研究进展以及国内外的研究状况。
关键词：碳纤维复合材料大飞机深海油气田非织造设备湿热性能抗氧化烧蚀技术应用研究1前言碳纤维复合材料＜CFRP）自20世纪50年代面世以来就主要用于军工，航天，航空等尖端科学技术领域，其高强、高模、轻质、耐热、抗腐蚀等独特的性能使其在飞机、火箭、导弹、人造卫星等方面发挥了巨大作用。
随着CFRP材料性能的不断完善和提高，其优越的性能逐步被认可及价格的大幅度下降，使得它在民用工业上的应用逐步扩大，目前在土木建筑、纺织、石油工业、医疗机械、汽车工业等领域得到了广泛应用。
2CFRP材料的性能特点碳纤维是由碳元素组成的一种高性能增强纤维。
其最高强度已达7000MPa ，最高弹性模量达900GPa,而其密度约为1.8~2.1g/cm3,并具有低热膨胀、高导热、耐磨、耐高温等优异性能，是一种很有发展前景的高性能纤维。
碳纤维由高度取向的石墨片层组成，并有明显的各向异性，沿纤维轴向，强度高、模量高，而横向性能差，其强度和模量都很低。
因此在使用时，主要应用碳纤维在轴向的高性能。
[1-2]碳纤维是黑色有光泽，柔软的细丝。
单纤维直径为5~10pm，一般以数百根至一万根碳纤维组成的束丝供使用。
由于原料和热处理工艺不同，碳纤维的品种很多。
高强度型碳纤维的密度约为 1.8g/cm3,而高模量和超高模量的碳纤维密度约为1.85~2.1g/cm3。
碳纤维具有优异的力学性能和物理化学性能。
碳纤维的另一特征是热膨胀系数小，其热膨胀系数与石墨片层取向和石墨化程度有密切的关系。
碳纤维具有优异的耐热和耐腐蚀性能。
在惰性气氛下碳纤维热稳定性好，在2000C的高温下仍能保持良好的力学性能；但在氧化氛围下超过450C碳纤维将被氧化，使其力学性能下降。
国内外碳纤维复合材料现状及研究开发方向概要
国内外碳纤维复合材料现状及研究开发方向概要碳纤维复合材料是一种具有很高强度和轻质化特性的新型材料。
它由碳纤维和树脂等基质材料组成，具有优异的力学性能和低密度，广泛应用于航空航天、汽车、船舶、体育器材等领域。
本文将对国内外碳纤维复合材料的现状以及研究开发方向进行概述。
首先，国内外碳纤维复合材料的现状可以概括为以下几个方面。
一是碳纤维复合材料在航空航天领域的应用。
由于碳纤维复合材料具有高强度、低密度和热稳定性等特点，被广泛应用于航空航天领域，如飞机机体、发动机和燃气涡轮等部件。
二是碳纤维复合材料在汽车领域的应用。
汽车制造商越来越倾向于采用碳纤维复合材料制作汽车车身和结构件，以提高汽车的燃油效率和减轻车重，提高车辆的性能。
三是碳纤维复合材料在体育器材领域的应用。
碳纤维复合材料制作的高级运动器材，如高尔夫球杆、网球拍和自行车等，具有很高的刚性和强度，能够提高运动员的表现水平。
四是碳纤维复合材料在船舶领域的应用。
船舶结构件的重量和强度对于船舶的性能至关重要。
碳纤维复合材料具有高强度和轻质化特性，因此被广泛应用于船舶制造，可以提高船舶的性能和节能减排。
接下来，本文将重点讨论国内外碳纤维复合材料的研究开发方向。
一是开发新型碳纤维原料。
目前，市场上主要使用的碳纤维原料是聚丙烯腈纤维。
研究人员正在开发新型纤维原料，如石墨烯、纳米碳纤维等，以提高碳纤维的力学性能和热稳定性。
二是改善碳纤维与基质材料的界面粘结性能。
碳纤维与树脂等基质材料的界面粘结性能对复合材料的力学性能和耐久性影响很大。
研究人员正在探索提高界面粘结性能的方法，如表面改性和介入增韧等。
三是提高碳纤维复合材料的制备工艺。
制备工艺是影响碳纤维复合材料质量的关键因素之一、研究人员正在开发新的制备工艺，如预浸法、纺丝法和层合法等，以提高复合材料的力学性能和制造效率。
四是研究碳纤维复合材料的寿命与损伤机理。
碳纤维复合材料容易受到外界环境和应力加载的影响，会出现疲劳和损伤现象。
碳纤维增强聚合物基复合材料的研究进展
碳纤维增强聚合物基复合材料的研究进展随着科技的不断进步和人类对材料性能的不断追求，碳纤维增强聚合物基复合材料正在成为重要的研究领域。
这种材料的优越性能得到了广泛认可，它具有轻质、高强、高刚性、抗腐蚀、耐高温等优点，越来越多的领域都在积极研究和应用它。
在本文中，我们将探讨碳纤维增强聚合物基复合材料的研究进展。
1. 碳纤维增强聚合物基复合材料的性能和特点碳纤维增强聚合物基复合材料的最明显特点就是它的轻量化，其密度只有金属的1/4到1/5，但是强度却可以接近或者超过一些金属。
同时，它还具有超强的耐高温性能，能够在高温环境下稳定工作，这在军工、航空等领域具有重要的应用前景。
另外，与传统材料相比，碳纤维增强聚合物基复合材料还具有优异的防腐蚀性能和良好的抗疲劳性能等特点，可以应用在海洋、建筑等领域。
2. 碳纤维增强聚合物基复合材料的制备方法碳纤维增强聚合物基复合材料的制备方法多种多样，其中常用的有手工层叠法、自动层叠法、预浸法和纺丝法等。
手工层叠法是最基础的制备方法，需要手动将碳纤维和树脂搭配层叠，此方法有着简单明了、适用范围广等优点。
自动层叠法是在手工层叠法的基础上进行改进的方法。
它采用机器自动进行层叠，它的优点在于生产效率高，批量生产更为便利。
预浸法是将树脂和碳纤维一起预浸泡，然后在模具中形成复合材料，这种方法制备出来的复合材料质量优良，但价格较高。
纺丝法是将树脂和碳纤维混合，并通过纺织机器将其纺织成所需形状的复合材料，该方法适用于少量高性能需求的制品。
3. 碳纤维增强聚合物基复合材料的应用领域碳纤维增强聚合物基复合材料的应用领域非常广泛，下面我们简单介绍几个：（1）航空航天领域：碳纤维增强聚合物基复合材料本身就具有轻质高强的特点，其中70%以上的航空航天结构部件已经应用了该材料。
（2）汽车工业领域：随着汽车工业向环保、节能、安全的方向发展，碳纤维增强聚合物基复合材料在汽车制造领域也越来越受到重视。
（3）体育用品领域：在体育用品领域，碳纤维增强聚合物基复合材料也有广泛的应用，例如滑雪板、高尔夫球杆等。
碳纤维增强复合材料的制备与性能研究
碳纤维增强复合材料的制备与性能研究引言：碳纤维增强复合材料是一种具有高性能和轻质化特点的新材料，广泛应用于航空航天、汽车、船舶和体育器材等领域。
本文将从碳纤维的制备方法、复合材料的制备工艺以及其性能研究等方面进行探讨。
一、碳纤维的制备方法碳纤维是一种由高度纯净的碳素原料制备而成的纤维。
目前常用的制备方法主要有聚丙烯腈纤维炭化法、沥青纤维炭化法和煤沥青纤维炭化法。
聚丙烯腈纤维炭化法是最常用的制备碳纤维的方法，其过程包括聚合、纺丝、预氧化、炭化和高模拉伸等步骤。
该方法制备的碳纤维具有较好的力学性能和电导率，广泛应用于航空航天领域。
沥青纤维炭化法利用含碳的原料，如煤沥青或石油沥青，制备碳纤维。
该方法具有制备工艺简单、成本低的优点，但碳纤维的力学性能相对较低。
煤沥青纤维炭化法是一种利用煤沥青作为碳纤维原料的方法。
通过将煤沥青纺丝成丝线，然后炭化处理得到碳纤维。
这种制备方法的碳纤维具有竖直排布的孔隙结构，结构独特，但强度较低。
二、复合材料的制备工艺碳纤维增强复合材料的制备工艺是将碳纤维与树脂复合而成的一种新型材料。
制备过程主要包括预处理、层叠和固化等步骤。
预处理是指对碳纤维进行表面处理，以增强其与树脂的粘结能力。
常用的方法有碱处理和氧等离子体处理。
碱处理可以使碳纤维表面形成羟基官能团，提高粘结性能。
而氧等离子体处理可以增加碳纤维表面的活性基团，提高其化学反应性。
层叠是将预处理过的碳纤维与树脂按照设计要求进行层叠，形成复合材料的初始结构。
层叠可以通过手工层叠和机械层叠两种方式进行，手工层叠适用于小批量生产，机械层叠适用于大规模生产。
固化是指将层叠好的碳纤维与树脂的复合材料放入固化设备中，在一定的温度和压力下进行固化反应。
固化过程中，树脂将热固化，与碳纤维形成牢固的化学键，使复合材料具有较好的力学性能和稳定性。
三、性能研究碳纤维增强复合材料的性能主要包括力学性能、热性能和导电性能等。
力学性能是衡量复合材料强度和刚度的重要指标，包括拉伸、弯曲和剪切等性能。
碳纤维及其复合材料研究进展
碳纤维及其复合材料研究进展（江苏理工学院材料工程学院12110116 于小健）摘要：本文在对碳纤维介绍的基础上，简单阐述了碳纤维的结构、特性及分类，并着重介绍了碳纤维复合材料的性质、分类、应用及成型方法，包括手糊成型，树脂传递模塑，喷射成型，注射成型，纤维缠绕成型及拉挤成型工艺。
关键词：碳纤维；复合材料；分类；成型Research progress of carbon fiber composite material Abstract: Based on the introduction of carbon fiber, briefly discusses the structure, characteristics and classification of carbon fiber, and emphatically introduces the properties of carbon fiber composite materials, classification, application and molding method, including hand lay-up molding, resin transfer molding, injection molding, Forming and pultrusion fiber windingKeywords: carbon fiber; composite material; classification; molding0.序言碳纤维(carbon fiber,简称CF),是一种含碳量在95%以上的新型纤维材料。
它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼具纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。
与传统的玻璃纤维(GF)相比，杨氏模量是其3倍多；它与凯芙拉纤维(KF-49)相比，不仅杨氏模量是其2倍左右，而且在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性出类拔萃。
碳纤维复合材料的生产工艺与性能研究
碳纤维复合材料的生产工艺与性能研究碳纤维复合材料是一种高强度、高刚度的材料，具有重量轻、耐腐蚀、耐高温等优良性质，在航空、汽车、体育器材等领域得到了广泛应用。
本文将从生产工艺和性能两个方面探讨碳纤维复合材料的研究进展。
一、生产工艺1. 原材料准备碳纤维复合材料的制备需要采用碳纤维和树脂等原材料，其中碳纤维是该材料的主要成分。
碳纤维是由聚丙烯腈等高聚物制成的，加热后经炭化和热处理，最终形成直径为10微米以下的碳纤维。
树脂材料可以采用环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸酯树脂等。
2. 成型工艺碳纤维复合材料的成型工艺主要有两种：手工层压和自动化生产。
手工层压是一种传统工艺，通过手工将碳纤维和树脂按照一定的方向、角度和层数叠压在一起，形成复合材料。
自动化生产采用机器人等自动化设备进行，可以提高生产效率和质量稳定性。
3. 热固化和热成型碳纤维复合材料的成型后需要经过热固化和热成型两个过程。
热固化是指在一定温度下使固化剂与树脂反应，形成三维空间网络结构，增加材料的硬度和刚性。
热成型是指在真空包装下对成型的材料进行加热成型，使其达到所需的形状和尺寸。
二、性能研究1. 强度和刚度碳纤维复合材料的最大优点在于其优异的强度和刚度。
与传统材料相比，碳纤维复合材料的强度和刚度可以达到同等重量下的几倍，因此在航空、汽车、体育器材等领域得到广泛应用。
强度和刚度的提升可以通过改变材料的方向、角度和层数等方式来实现。
2. 耐腐蚀性碳纤维复合材料具有良好的耐腐蚀性能，能够在恶劣环境下长期使用。
树脂基材料具有耐腐蚀能力，而碳纤维可以有效地分散应力和防止开裂，使得整个材料具有优异的耐腐蚀性。
3. 耐高温性碳纤维复合材料还具有优异的耐高温性能，可以在高温环境下长时间使用而不失效。
这是由于碳纤维的熔点较高，达到了约3000℃，使得材料在高温环境下不易熔化和变形。
4. 烟雾毒性碳纤维复合材料的烟雾毒性是其应用较为薄弱的一点。
在热分解时，碳纤维会释放出二氧化碳、氧气等有害物质，导致燃烧产生的烟雾有毒性。
碳纤维复合材料的制备和性能研究
碳纤维复合材料的制备和性能研究复合材料作为一种新型材料，由于其具有结构轻、强度高、耐腐蚀、抗疲劳等优良性能，在航空、航天、汽车、船舶等众多领域得到广泛应用。
碳纤维复合材料是其中一种材料，由于其高强度、低密度、高刚度和优良的热稳定性等特点，已经广泛应用于各种高端产品，如飞机、汽车、大型模具、船舶制造等领域。
本文主要介绍碳纤维复合材料的制备和性能研究方面的进展和成果，对于进一步研究这种材料的应用前景和发展具有参考价值。
一、碳纤维复合材料的制备碳纤维复合材料的制备是一个复杂的过程，需要对材料的性质进行深入的了解，并结合实际生产情况进行设计和试验。
一般来说，碳纤维复合材料的制备分为以下几个步骤：1、预制备碳纤维碳纤维是制备碳纤维复合材料的关键组成部分，其质量对复合材料的性能起到至关重要的作用。
碳纤维的质量受到多种因素的影响，如选择的原料、生产工艺、热处理方式等。
通常采用纤维束成型、碳化及氧化等工艺制备碳纤维，确保碳纤维的品质。
2、浸渍树脂将预制的碳纤维放入树脂中，使其充分浸泡。
树脂中的成分可以根据需要调整，以达到预期的力学性能。
3、热固化热固化是碳纤维复合材料制备的关键步骤之一。
材料通过温度和时间的控制，让树脂变成固体，并在碳纤维表面形成一层牢固的化学键连接。
通过这一步工艺，可以提高碳纤维复合材料的强度和刚度。
4、精加工精加工是制备碳纤维复合材料的最后步骤。
通过对材料进行切割、抛光、打磨、胶接等方式，可以获得一定形状、尺寸和光泽度的制品。
精加工过程中需要注意不要损伤材料的表面和内部结构，保证材料性能的完好。
以上是碳纤维复合材料制备的主要步骤，整个制备过程需要物理学、化学、材料学等多学科的知识和技术的支持，且需要结合多种因素综合评估生产效果。
二、碳纤维复合材料的性能研究碳纤维复合材料具有优良的力学性能、热性能和热膨胀性等特点，但其性能亦受制备过程中的各种因素影响。
为了更好地应用这种材料，需要对其性能进行全面研究和分析。
碳纤维复合材料的热导性能研究
碳纤维复合材料的热导性能研究热导性能是材料在热传导过程中的表现，对于碳纤维复合材料而言，其热导性能的研究尤为重要。
本文将探讨碳纤维复合材料的热导性能及其影响因素，并介绍一些改善碳纤维复合材料热导性能的方法。
一、碳纤维复合材料的热导性能分析热导率是衡量材料热导性能的指标之一，对于碳纤维复合材料而言，其热导率一般较低。
这主要是由于材料内部的纤维之间存在较大的间隙，导致热能传导时发生散射。
此外，碳纤维本身也具有较低的热导率，这也限制了碳纤维复合材料的热导性能。
二、影响碳纤维复合材料热导性能的因素1. 纤维类型：碳纤维的类型和结构对热导性能有着较大的影响。
通常情况下，具有较高热导性能的纤维可以提高复合材料的整体热导率。
2. 纤维含量：纤维含量的增加可以提高碳纤维复合材料的热导率。
当纤维含量较高时，复合材料中纤维之间的连续性更好，热能的传导路径更直接，从而提高了热导性能。
3. 界面热阻：界面热阻是指纤维和基体之间的热阻。
界面热阻越小，热能在纤维与基体之间的传导效率越高，热导性能也相应提高。
4. 基体材料：基体材料的选择对碳纤维复合材料的热导性能有一定影响。
一些高导热性的基体材料可以提高整体的热导率。
三、改善碳纤维复合材料热导性能的方法1. 界面改性：通过对纤维表面的处理或添加界面剂，可以减小纤维与基体之间的界面热阻，提高热导性能。
2. 纤维改性：通过改变纤维的结构，例如增加纤维的直径或纤维的层数，可以提高纤维本身的热导率，从而提高整体的热导性能。
3. 添加导热剂：在复合材料中添加导热剂，如铜粉、铝粉等，可以增加导热路径，提高热传导效率，进而提高热导性能。
4. 基体改性：选择具有较高导热性的基体材料，如导热塑料等，可以显著提高碳纤维复合材料的热导率。
结论碳纤维复合材料的热导性能直接影响了其在高温应用等领域的性能表现。
研究发现，纤维类型、纤维含量、界面热阻和基体材料等因素对热导性能具有重要影响。
为了改善碳纤维复合材料的热导性能，可以通过界面改性、纤维改性、添加导热剂和选择合适的基体材料等方法来实现。
碳纤维增强热塑性复合材料的研究进展
2020 年第49 卷第 12 期石油化工PETROCHEMICAL TECHNOLOGY·1153·特约述评DOI ：10.3969/j.issn.1000-8144.2020.12.001［收稿日期］2020-08-03；［修改稿日期］2020-10-29。
［作者简介］张琦（1984—），女，安徽省宿州市人，博士，高级工程师，电话 010-********，电邮 zhangqi01.bjhy@ 。
联系人：张师军，教授级高级工程师，中国石化高级专家，电话 010-********，电邮 zhangsj.bjhy@ 。
［基金项目］中国石油化工股份有限公司资助项目（219025-4）。
碳纤维增强热塑性复合材料的研究进展张 琦，张师军（中国石化 北京化工研究院，北京 100013）［摘要］碳纤维增强热塑性复合材料因出色的机械性能及易于加工、回收等优点受到广泛关注。
对碳纤维/树脂进行界面改性可改善碳纤维与热塑性树脂之间的化学键合、机械啮合以及界面浸润性，进而提高复合材料的综合性能。
对碳纤维增强热塑性复合材料的界面改性和材料性能研究等方面进行了综述，重点总结了碳纤维增强聚酰胺、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚醚酰亚胺、聚醚砜等热塑性复合材料的最新研究进展。
［关键词］碳纤维；热塑性复合材料；高性能；界面改性［文章编号］1000-8144（2020）12-1153-12 ［中图分类号］TQ 322.4 ［文献标志码］AResearch development on carbon fiber reinforced thermoplastic compositesZhang Qi ，Zhang Shijun（Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry ，Beijing 100013，China ）［Abstract ］Carbon fiber reinforced thermoplastic composite has attracted much attention due to its advantages ，such as excellent mechanical properties ，easy to process and recycle. The interfacial modification of carbon fiber/thermoplastic resin can improve the chemical bonding ，mechanical meshing and interfacial wettability between carbon fiber and thermoplastic matrix ，so as to improve the comprehensive properties of the composite. In this paper ，the research on the interfacial modification ，mechanical properties and other aspects of carbon fiber reinforced thermoplastic composites are reviewed ，and the latest research progress of carbon fiber reinforced polyamide ，polyphenylene sulfide ，polyetheretherketone ，polyetherimide ，polyethersulfone and other thermoplastic resin matrix composites were emphatically summarized.［Keywords ］carbon fibers ；thermoplastic composites ；high performance ；interfacial modification碳纤维（CF ）是由有机纤维在惰性气氛中经高温碳化制得，具有高强度、高比模量、优异的热性能和化学稳定性以及阻尼减震降噪等特性，是优异的增强体材料［1-4］。
碳碳复合材料的研究进展
碳碳复合材料的研究进展材料科学与工程学院 11N091820030 许明阳碳/ 碳(C/ C) 复合材料是碳纤维增强碳基体的复合材料,具有高强高模、比重轻、热膨胀系数小、抗腐蚀、抗热冲击、耐摩擦性能好、化学稳定性好等一系列优异性能,是一种新型的超高温复合材料。
C/C 复合材料作为优异的热结构、功能一体化工程材料,自1958 年诞生以来,在军工方面得到了长足的发展,其中最重要的用途是用于制造导弹的弹头部件。
由于其耐高温、摩擦性好,目前已广泛用于固体火箭发动机喷管、航天飞机结构部件、飞机及赛车的刹车装置、热元件和机械紧固件、热交换器、航空发动机的热端部件、高功率电子装置的散热装置和撑杆等方面。
C/ C 复合材料种类多、性能各异,为此人们针对特定的用途来设计合适的C/ C 复合材料。
由于碳/ 碳复合材料具有以上特征,自20 世纪50 年代末问世起就引起了全世界的关注, 各发达国家纷纷投入这方面的研究。
到60 年代末至70 年代初,美国就将其用于火箭喷管, 英国用于协和号飞机刹车盘。
自此碳/ 碳复合材料在欧美得到了很大发展。
80 年代以后, 更多国家进入了这一研究领域, 在提高性能、快速致密化工艺研究及扩大应用等方面取得很大进展。
近两年, 我国中南大学、航天科技集团公司和西北工业大学科研人员分别用CLVD( 化学液气相沉积) 法和CLVI(化学液相气化渗透) 工艺制备出碳/ 碳复合材料, 济南大学用RCLD(快速化学液相沉积)制备出1D 和2D 碳/ 碳复合材料。
碳/ 碳复合材料由于制备周期长、工艺复杂、成本高等因素, 其应用范围仅限于军事、高科技等领域, 而在民用领域远远尚未开发。
1、碳/碳复合材料的制备工艺1.1碳/碳复合材料的预成型体和基体碳在进行预制体成型前,根据所设计复合材料的应用和工作环境来选择纤维种类和编织方式，预成型体是一个多孔体系，含有大量空隙。
如三维碳/碳复合材料中常用的结构的预成型体中的纤维含量仅有40%，也就是说其中空隙就占60% 。
碳纤维复合材料的热解析与热稳定性研究
碳纤维复合材料的热解析与热稳定性研究引言：碳纤维复合材料是一种具有轻质高强度、耐腐蚀、耐高温等优良性能的新型材料，广泛应用于航空、航天、汽车等领域。
然而，随着温度的升高，碳纤维复合材料容易发生热解析现象。
因此，研究碳纤维复合材料的热解析机理和提高其热稳定性显得尤为重要。
热解析机理：碳纤维具有较高的热稳定性，但在高温条件下会发生热解析现象。
该现象可以通过热解析机理进行解释。
热解析的过程主要包括热裂解、炭素化和结构退化三个阶段。
首先，在高温下，树脂基体发生热裂解，释放出大量的气体和液体产物。
然后，碳纤维开始炭化，形成一层炭化层，提供了氧阻隔层。
最后，由于氧分子的侵蚀和热解作用，碳纤维的结构发生退化，使其丧失原有的性能。
热稳定性研究：研究人员通过改变树脂基质、纤维表面处理、添加阻隔层等方式来提高碳纤维复合材料的热稳定性。
其中，选择合适的树脂基质是提高热稳定性的关键。
一些具有较高耐热性能的树脂如环氧树脂和聚酰亚胺树脂被广泛应用。
此外，通过在纤维表面进行功能改性，如表面处理剂的引入和介电层的涂覆，可以增加纤维与基质的结合强度，从而提高热稳定性。
另外，添加一定的阻隔层，如氧化层、氧化石墨烯等，能够有效阻隔氧分子的侵蚀，延缓热解析的发生。
实验研究：为了深入理解碳纤维复合材料的热解析机理和提高其热稳定性，研究人员进行了一系列实验研究。
实验中，他们选择了不同种类的树脂基质和纤维表面处理剂，分析其对热解析机理和热稳定性的影响。
实验结果表明，合适的树脂基质和纤维表面处理剂能够显著改善碳纤维复合材料的热稳定性。
此外，添加阻隔层也能够有效抑制热解析的发生，延缓材料的老化过程。
结论：碳纤维复合材料的热解析机理与热稳定性研究是当前材料科学领域的热点问题之一。
通过了解热解析机理、选择合适的树脂基质、纤维表面处理以及添加阻隔层等方式，可以有效提高碳纤维复合材料的热稳定性，延长其使用寿命。
今后，还需继续深入研究碳纤维复合材料热解析的机理，开发更高性能的树脂基质和阻隔层，推动碳纤维复合材料在各个领域的应用。
基于碳纤维复合材料热性能的研究进展综述
基于碳纤维复合材料热性能的研究进展综述碳纤维复合材料是一种多功能的高性能材料，已被广泛应用于航空、航天、船舶等航空航天领域。
随着现代工业技术的不断发展，对碳纤维复合材料的温度响应性能的要求不断提高，其在热学特性的研究也受到更多的关注和重视。
碳纤维复合材料是由碳纤维与材料结构材料复合而成，具有耐高温、耐腐蚀、较高抗弯曲强度、保温性能好等优势，但这种复合材料的特殊结构和性质抑制了其内能量的快速传递，也影响了其热学性能。
目前，关于碳纤维复合材料热学性能的研究多集中在温度下行为的改善，以满足市场的需求，包括温度响应性改善和降低收缩变化等性能研究。
在材料加工方面，主要研究以贴合技术、注塑成型技术、中模成型技术、机械抛光技术等传统技术以及微波注塑成型技术、超声波增强技术等新型过程技术在碳纤维复合材料制备上的应用。
以不同表面加工方式处理碳纤维复合材料后，使原来均匀的温度分布变得不均匀，可以改善其温度场分布，并且可以提高其热学性能。
碳纤维复合材料的单体结构和表面形貌是影响材料热导率的重要因素，因此对改善碳纤维复合材料的热性能也具有重要的意义。
影响其热特性的重要因素有：填充物的种类、表面粗糙度以及基体材料的性质等。
微观结构优化和化学改性是其中有效的技术方法。
温度影响碳纤维复合材料的封闭性能，交联程度以及材料表面的粗糙度都会对其封闭性能产生影响，因此温度控制也是影响碳纤维复合材料热学性能的重要因素。
以上是关于碳纤维复合材料热性能的研究进展简要综述，由于其独特的性能，结合传统的加工工艺和新型的处理技术，可以针对不同的性能要求来进行材料性能的优选，以达到对不同应用场合的需求。
未来仍需要深入探究碳纤维复合材料的热特性，加强热学性能的模拟和参数化优化，实现温度应答调控，进一步提高碳纤维复合材料的性能。
高强度碳纤维增强树脂基复合材料的制备与性能研究
高强度碳纤维增强树脂基复合材料的制备与性能研究复合材料是由两种或更多种不同的材料组合而成的材料。
在复合材料中，各种材料的性能可以相互补充，从而形成更优异的材料性能。
碳纤维增强树脂基复合材料是当前应用最广泛的复合材料之一。
这种材料具有高强度、高刚度、轻质、耐腐蚀等优点，适用于航空航天、汽车、体育、建筑等领域。
本文将从材料制备和性能研究两个方面，介绍高强度碳纤维增强树脂基复合材料的研究进展。
一、材料制备1.树脂基体的选择树脂是复合材料的基础组成部分，树脂基体的选择对于复合材料的性能至关重要。
在碳纤维增强树脂基复合材料中，通常采用环氧树脂、不饱和聚酯树脂、聚醚酮树脂等作为基体材料。
不同的树脂基体有着不同的特点。
环氧树脂具有高强度、耐热、耐化学腐蚀等特点；不饱和聚酯树脂具有良好的成型性、低成本等优点；聚醚酮树脂具有高温耐受性能好等特点。
因此，在实际应用中，应根据具体要求选择适合的树脂基体。
2.碳纤维的制备碳纤维是碳纤维增强树脂基复合材料中的加强组件。
通常采用聚丙烯腈（PAN）、等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）等方法制备碳纤维。
其中，PAN法是最主要的制备方法之一。
PAN法可将聚合物纤维经氧化、碳化等工艺变成高强度、高模量、低密度、低膨胀系数的碳纤维。
3.碳纤维增强树脂基复合材料的制备将碳纤维与树脂基体复合，形成碳纤维增强树脂基复合材料。
制备方法包括手工层叠法、模塑法、压缩成型法等。
手工层叠法是最早采用的方法，简单易行，但缺点是加工难度大、生产效率低。
模塑法采用母模和子模，通过压缩成型的方式得到所需的材料形状。
压缩成型法则是把材料放入模具中，通过热压缩或者热水喷淋成型。
二、性能研究1.强度高强度是碳纤维增强树脂基复合材料的主要优点之一。
其强度可达到2000MPa 及以上。
高强度使得碳纤维增强树脂基复合材料在航空航天、汽车、体育等领域的应用得以实现。
2.刚度碳纤维增强树脂基复合材料的刚度是传统材料的10倍左右。
碳纤维增强复合材料热膨胀性能研究
碳纤维增强复合材料热膨胀性能研究碳纤维增强复合材料是一种高性能、高强度材料。
随着碳纤维技术的不断进步，碳纤维增强复合材料已广泛应用于航空航天、汽车、工程机械以及体育器材等领域。
然而，在高温环境下，碳纤维增强复合材料的热膨胀性能会对其使用寿命和性能产生影响。
本文将介绍碳纤维增强复合材料热膨胀性能研究的相关内容。
首先，我们来了解一下热膨胀性能的概念。
热膨胀性能是指材料在温度变化下的体积或长度变化程度。
温度变化会导致材料发生体积或长度上的变化，因为材料中的原子分子在温度变化下运动速度发生变化，从而改变材料的尺寸。
在工业生产和科学研究中，对于材料热膨胀性能的研究是必不可少的。
接下来，我们将探讨碳纤维增强复合材料热膨胀性能研究的现状和方法。
首先，碳纤维增强复合材料的热膨胀性能与温度、纤维方向、树脂热膨胀系数等因素有关。
所以，研究碳纤维增强复合材料热膨胀性能的方法一般是通过常规的热膨胀法和拉伸法进行。
常规热膨胀法是指在恒定温度下观察材料的长度或体积变化情况。
在热膨胀试验中，常用的试验设备有热膨胀仪、热膨胀计等。
然而，这种方法的局限在于只能测试材料部分区域的热膨胀性能，难以得到全局性的热膨胀特性数据。
另一种方法是通过拉伸试验来研究材料的热膨胀性能。
拉伸试验通常是利用纤维绕组杆将碳纤维增强复合材料拉伸至断裂，并记录杆张力和材料长度的变化情况。
这种方法能较全面地了解材料的热膨胀性能，但是需要专业的试验设备和技术。
除了常规热膨胀法和拉伸试验，近年来发展了许多更加精确和全面的测试方法，如热膨胀显微镜法、激光测量法等。
这些新方法的出现拓宽了材料热膨胀性能研究的路径和手段。
最后，我们来看一下碳纤维增强复合材料热膨胀性能研究的意义。
对于航空航天和工程机械等领域，碳纤维增强复合材料的高温性能至关重要。
研究碳纤维增强复合材料的热膨胀性能，有助于优化材料设计、提高材料的高温稳定性和抗热膨胀性能，从而保证材料的使用寿命和安全性。
综上所述，碳纤维增强复合材料热膨胀性能研究是一项重要的研究领域。
碳纤维复合材料湿热性能研究进展
碳纤维复合材料湿热性能研究进展
2009 年 5 月
碳纤维复合材料湿热性能研究进展
吕新颖
1, 2
, 江 龙 , 闫 亮
1
1 150040)
( 1.哈尔滨工业大学 , 哈尔滨
150001; 2.东北林业大学 , 哈尔滨
摘要 :对于碳纤 维增强树脂基复合材料 , 湿热环境条件对其 力学性能的 影响非常 明显 , 可导致 其强度 和刚度 下降 。 在研 究了国内外关于碳纤 维增强树脂基复合材料湿热老化性能的基础上 , 从理 论模型和试验方法两方面分析了复合材 料吸湿模型 和扩散机理 , 结合实际需求对国内外关于碳纤维复合材料湿热性 能的试验 方法和测试 手段进行 了评价 , 认为目 前湿热 加速老 化性能的研究具有一 定的局限性 , 并提出了研究思路 。 关键词 :碳纤维 ;复合材料 ;湿热性能 ;扩散机理 ;加速老化 ;寿命预 测 中图分类号 :T B 332 文献标识码 :A 文章编号 : 1003 -0999( 2009) 03 -0076 -05
[ 12]
和湿热老化力学性
及热 性能
[ 8 ～ 10]
的研究 。 复合材 料应用于 飞
机结构不仅要承受复杂 、 长时间的疲劳载荷 、 意外冲 击载荷等作用 , 而且还要承受温度 、 湿度等严苛的外 部环境因素的考验 。 随着飞机性能的不断提高 , 对 结构复合材料的性能要求也越来越高 。 同时 , 复合 材料自身具有组分多元性 、 结构多重性 、 失效模式多 样性 , 这些特点使得复合材料性能演化分析十分复 杂 。 对于树脂基结构复合材料 , 湿热环境条件对复 合材料力学性能的影响非常明显 , 可导致复合材料 的强度和刚度下降 。 特别是国产碳纤维复合材料湿 热性能普遍低于进口 T 300 碳纤维复合材料 , 而某些 树脂体系的国产碳纤维复合材料湿热性能又反常 , 其内在本质与机理尚不清楚 。 这些问题的存在将严 重影响国产碳纤维复合材料的可靠应用 , 因此 , 实现 服役环境下国产碳纤维复合材料湿热性能的研究是 促进其应用的重要保证和前提 。
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收稿日期：２０１８１２２１ 修改稿日期：２０１９０２２６ 基金项目：上海市科学技术委员会国际合作项目（１７１７０７１２１００） 作者简介：龙巍（１９９５－），男，江 西 吉 安 人，在 读 硕 士，师 从 郑 学 林 教 授，从 事 暖 通 空 调 方 面 研 究。 电 话：１３３８１９２１４９２，
摘 要：综述了碳纤维复合材料在热性能方面的研究现状以及在其领域的应用，由于复合材料传热具有各向异性 的特点，使得复合材料间传热性能存在差异，同时归纳了碳纤维复合材料热性能的相关研究方法，总结分析了影响 碳纤维复合材料的热性能的因素，能够进一步了解其传热变化规律。最后，对碳纤维复合材料在实际的应用前景 进行了展望。 关键词：碳纤维；热性能；复合材料；研究方法 中图分类号：ＴＱ３４２＋．９４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１－３２０６（２０１９）０９－２２５１－０５
两种方法，即稳态法和瞬态法。相比于稳态法，瞬态 法大大缩 短 了 实 验 测 量 所 需 的 时 间。 Ｄｏｎｇ等［１９２１］
复合材料的传热效应会对其自身的一些热机械 进行编织复合材料导热系数测定的实验，根据测试
性能造成影响，所以本文总结了复合材料导热性能 的相关研 究。 其 中 一 些 学 者［１９２６］进 行 大 量 的 实 验
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｓｔａｔｕｓｏｆｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｉｎｔｈｅｒｍａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｔｈｅｉｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎ ｔｈｅｆｉｅｌｄａｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｄｕｅｔｏｔｈｅａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒ，ｔｈｅｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｉｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔ，ａｎｄｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓａｒｅｓｕｍｍａ ｒｉｚｅｄ．Ｒｅｌａｔｅｄｒｅｓｅａｒｃｈｍｅｔｈｏｄｓ，ｓｕｍｍｅｄｕｐｔｈｅｆａｃｔｏｒｓａｆｆｅｃｔｉｎｇｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，ｃａｎｆｕｒｔｈｅｒｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｔｈｅｌａｗｏｆｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｐｒａｃｔｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｓｐｅｃｔｓｏｆ ｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓａｒｅｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒ；ｔｈｅｒｍａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ；ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ；ｒｅｓｅａｒｃｈｍｅｔｈｏｄｓ
Ｅ－ｍａｉｌ：１０９４７２７５２６＠ｑｑ．ｃｏｍ 通讯联系人：臧 建 彬 （１９７３－），男，河 北 保 定 人，教 授 级 高 工，从 事 制 冷 及 低 温 工 程 方 面 研 究。电 话：１３６６１６６４５３４，
Ｅ－ｍａｉｌ：９８７９８＠ｔｏｎｇｊｉ．ｅｄｕ．ｃｎ
２２５２
应用化工
第 ４８卷
料的热机械性能进行分析研究，则是对热膨胀行为 的热机械耦合的阐述。
Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｒｍａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ
ＬＯＮＧＷｅｉ１，ＺＨＭｅｒｃｈａｎｔＭａｒｉｎｅＣｏｌｌｅｇｅ，ＳｈａｎｇｈａｉＭａｒｉｔｉｍｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１３０６，Ｃｈｉｎａ； ２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｎｅｒｇｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｏｎｇｊｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１８０４，Ｃｈｉｎａ）
标准搭建实验台，然后测定编织复合材料的轴向和 横向的热导率，再将实验数据整理进行图表可视化，
第 ４８卷第 ９期 ２０１９年 ９月
应 用 化 工 ＡｐｐｌｉｅｄＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ
Ｖｏｌ．４８Ｎｏ．９ Ｓｅｐ．２０１９
基于碳纤维复合材料热性能的研究进展综述
龙巍１，郑学林１，臧建彬２
（１．上海海事大学 商船学院，上海 ２０１３０６；２．同济大学 机械与能源工程学院，上海 ２０１８０４）
碳纤维复合材料（ＣＦＲＣ）是一种具有未来市场 前景的新型复合材料，其拥有高强度、高韧性、高塑 性和抗冲击性等优势性能 。 ［１５］ 复合材料广泛的应 用于航空 工 业、生 物 医 学 等 一 些 特 殊 高 尖 端 领 域 外［５］，还可以 应 用 在 汽 车 工 业［６］、轨 道 交 通 工 业 以 及文体器械中。例如在轨道交通工业中，为了使车 辆轻量化，一般复合材料也使用在列车的车头车身 上［７９］。由于碳纤维复合材料的可塑性好，根 据 需 求的不同可将其制作成某些特定结构［９］，以上是对 于成品化的 ＣＦＲＣ具有轻量化等特点的简要描述。 碳纤维复合材料可根据市场供需，经过特殊的生产 工艺，其中包括碳纤维的编织加工，然后再与某种基 体结合在一起加工，形成复合材料，而 ３Ｄ碳纤维复 合材料也可以加工成 ３Ｄ四向甚至更多向的编织复 合材料［１０］。因此，有必要对碳纤维复合材料在不同
的结构 的 导 热 性 能 以 及 热 膨 胀 性 能 进 行 预 测 及 研究。
１ 研究现状
热膨胀性能是一种热机械耦合的问题［１１］。由 于编织复合材料会因为其制造要求的问题产生不同 的内部结构，其复杂程度则依靠所需性能应用于领 域。在编制工艺过程中，碳纤维编织复合材料的内 部结构往往比单个碳纤维更为复杂，则需要开发更 适应于复杂结构的研究方法。Ｇｏｕ等 开 ［１１］ 发了一 种多尺寸单元法来预测其有效热膨胀系数，该方法 是 Ｇｏｕ在其文献 中 ［１０，１２１４］ 用来模拟热传导问题的。 Ｄｏｎｇ等［１５］则建 立 了 一 种 双 尺 度 有 限 元 模 型，来 研 究此 类 情 况。 而 Ｓｈａｂａｎａ等［１６］、Ｄａｓｇｕｐｔａ等［１７］和 Ｎａｓｕｔｉｏｎ等［１８］都提出了采用 均 匀 化 方 法 对 复 合 材