邱 超，馬心旗，王亞震，郭子月，吳海宏

（河南工業(yè)大學(xué)碳纖維復(fù)合材料河南省國(guó)際合作實(shí)驗(yàn)室，鄭州 450001）

碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料（CFRP）具有密度小、力學(xué)性能高、設(shè)計(jì)自由度大、可一體化成型等優(yōu)點(diǎn)[1-3]，是航空航天等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)輕量化、結(jié)構(gòu)功能一體化、減少能源消耗、降低使用成本的關(guān)鍵材料之一[4-5]。在商用飛機(jī)制造中，空客A350 XWB的CFRP 總量達(dá)到了53%；波音787的CFRP 用量也達(dá)到了50%[6]。

復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件大多由碳纖維單向或編織預(yù)浸料，按一定的鋪放設(shè)計(jì)要求，疊合成預(yù)期的厚度和形狀，經(jīng)加熱，樹(shù)脂固化將各層粘接為整體而制成[7-10]。從宏觀結(jié)構(gòu)組成的角度出發(fā)，一定厚度的單層是其基本的組成單元，也是其力學(xué)分析的基本單元。盡管各單層的力學(xué)性能相同，受其鋪層角度影響，層與層之間各向異性行為卻有所不同，層間的物理性能不連續(xù)，固化過(guò)程中易形成層間應(yīng)力，服役過(guò)程中易產(chǎn)生分層損傷[11-17]。如何抑制層合板分層損傷一直是復(fù)合材料研究的重要課題之一[18-21]。從微觀結(jié)構(gòu)角度出發(fā)，CFRP 層合板的相結(jié)構(gòu)由碳纖維與樹(shù)脂構(gòu)成，兩相的相對(duì)量[22-23]、分布狀態(tài)[24]、形貌及其大小[25-27]、相界面行為[28-30]，是其力學(xué)性能的決定性因素[25-27]。介于宏觀與微觀之間，CFRP 層合板層內(nèi)纖維的排列結(jié)構(gòu)與樹(shù)脂富集區(qū)分布則為其細(xì)觀結(jié)構(gòu)尺度。這3 個(gè)尺度代表了層合板受載時(shí)，載荷從宏觀尺度的層間傳遞、樹(shù)脂到纖維的連續(xù)介質(zhì)傳遞以及樹(shù)脂與纖維脫膠的過(guò)程。而單層的厚度既影響層與層之間、樹(shù)脂與纖維之間力的傳遞，也影響纖維與樹(shù)脂形成的界面數(shù)量，從而影響層合板內(nèi)孔隙率、微裂紋分布、層間開(kāi)裂等內(nèi)在質(zhì)量，對(duì)復(fù)合材料的性能形成重大影響[28-37]。

薄層預(yù)浸料是指厚度小于0.075 mm 的預(yù)浸料，目前已進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用[38-40]。相對(duì)于預(yù)浸料厚度大于0.1mm 的常規(guī)預(yù)浸料，由其鋪層制成的層合板力學(xué)性能好[41-42]、輕量化潛力大[43-45]、高應(yīng)變下的折疊結(jié)構(gòu)適應(yīng)性強(qiáng)[46-47]、結(jié)構(gòu)功能一體化設(shè)計(jì)自由度大[48-52]，在航空航天結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面具有更大的靈活性和經(jīng)濟(jì)性，能夠進(jìn)一步提高復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)效率[52-56]。

CFRP 的薄層化效應(yīng)

1 宏觀結(jié)構(gòu)尺度的薄層化效應(yīng)

復(fù)合材料層合板中描述宏觀結(jié)構(gòu)尺度的物理量主要是單層預(yù)浸料的厚度，其制備基礎(chǔ)是碳纖維絲束寬展工藝。寬展前后碳纖維絲束構(gòu)成的宏觀結(jié)構(gòu)變化如圖1所示。

以一束碳纖維為分析單元，由圖1（a）可知寬展前碳纖維束可近似視為六邊形體積排列；而寬展薄層化后碳纖維則轉(zhuǎn)變?yōu)槠矫媾帕?。預(yù)浸料厚度越小，單向帶中碳纖維排列層數(shù)越少；編織體內(nèi)間隙尺寸越小，屈曲角也越小，如圖1（b）所示。如果能將碳纖維寬展成理想的單層并使之均勻排列，將有效抑制復(fù)合材料層間開(kāi)裂及裂紋擴(kuò)展，大幅提高其力學(xué)性能。對(duì)于編織預(yù)浸料，碳纖維寬展厚度越薄，編織屈曲角越小，碳纖維強(qiáng)度利用率就越高。最近發(fā)展起來(lái)的超輕、無(wú)屈曲編織布（Non-crimp fabric，NCF）正是利用了這一理論將連續(xù)的纖維絲束展寬薄化后平直鋪放，再進(jìn)行厚度方向縫合。與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)織物復(fù)合材料相比，其面內(nèi)纖維波紋度更小，性能更優(yōu)，在航空航天制造中的應(yīng)用不斷增加[34，57-58]。

圖1 寬展前后單向和編織宏觀結(jié)構(gòu)的比較Fig.1 Comparison of unidirectional and braided macrostructures before and after spreading

對(duì)于復(fù)雜型面，如圖2所示的加（減）層、曲面過(guò)渡等是常見(jiàn)的鋪層結(jié)構(gòu)。從圖2（a）可以看出，單層厚度越大，層合板表面凸起、過(guò)渡區(qū)樹(shù)脂富集、加載條件下過(guò)渡區(qū)應(yīng)力集中問(wèn)題也就越突出。從圖2（b）可以看出，曲面鋪層的單層厚度越大，其上、下表面相對(duì)于中面形成的彎曲曲率半徑差異越大，越容易引起褶皺、應(yīng)力分布不均等鋪層缺陷，在服役過(guò)程中容易誘發(fā)裂紋早期擴(kuò)展[59-61]。

圖2 預(yù)浸料厚度引起的鋪層缺陷Fig.2 Laminate defects caused by prepreg thickness

宏觀尺度引起的鋪層問(wèn)題，往往導(dǎo)致層合板內(nèi)部形成較高的孔隙率，薄層化是降低層合板孔隙率的有效途徑。表1列出了日本學(xué)者在這一問(wèn)題上的研究結(jié)果[62]。

表1 不同層厚CFRP 層壓板的孔隙率Table 1 Assessments of void content for laminated CFRP sheets

由表1可知，薄層層合板內(nèi)的孔隙率僅為常規(guī)層厚層合板的1/3。對(duì)于商用航空飛機(jī)，主承力結(jié)構(gòu)件孔隙率通常要控制在2%以內(nèi)，薄層層合板在滿足這一性能要求上具有優(yōu)勢(shì)。

此外，Ho 等[62]日本學(xué)者對(duì)0.13 mm 厚度預(yù)浸料與0.04mm 厚度預(yù)浸料制成的層合板的沖壓變形行為進(jìn)行了研究，其重要結(jié)果如圖3和4 所示?？梢钥闯觯?.04mm 的薄層層合板的屈服應(yīng)力、彈性模量比常規(guī)層厚層合板分別高167%、7%；沖壓分層缺陷顯著減少?；谠摻Y(jié)果，采用沖壓工藝研制了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩和車頂?shù)攘悴考?，并提出了CFRP 零部件沖壓成形的基本準(zhǔn)則。

圖3 橢圓拉深件的外觀Fig.3 Appearance of elliptical drawing cups

圖4 在拉深過(guò)程中觀察到的標(biāo)準(zhǔn)和薄層層壓板的微觀結(jié)構(gòu)Fig.4 Microstuctures observed during drawing for standard and thin-ply laminates

2 細(xì)觀結(jié)構(gòu)尺度的薄層化效應(yīng)

根據(jù)層合板的載荷傳遞行為并結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果[63]，本文用單層內(nèi)纖維排列波紋度、纖維偏轉(zhuǎn)角和樹(shù)脂富集區(qū)尺寸分布3 個(gè)定量參數(shù)描述CFRP 層合板細(xì)觀尺度結(jié)構(gòu)。圖5（a）和（b）[63]為采用超景深顯微鏡觀察到的0.02mm 和0.1mm 單層的層內(nèi)纖維排列波紋度、偏轉(zhuǎn)角及其分布概率，而圖5（c）[63]則為光學(xué)顯微鏡觀察結(jié)果及其經(jīng)圖像處理得到的樹(shù)脂富集區(qū)分布概率。

圖5 試驗(yàn)結(jié)果定義的層合板細(xì)觀結(jié)構(gòu)尺度Fig.5 Meso-structure scale of laminates defined by experimental results

在上述細(xì)觀尺度結(jié)構(gòu)分析基礎(chǔ)上，提出了復(fù)合材料兩相混合律的修正模型：

式中，W是常規(guī)力學(xué)性能，如彈性模量、壓縮強(qiáng)度等；V是體積分?jǐn)?shù)；f 和m 分別代表纖維和基體；θ代表纖維的偏轉(zhuǎn)角；ξ是纖維偏轉(zhuǎn)影響因子，可以表達(dá)為：

式中，P（θ）是偏轉(zhuǎn)角θ變化的概率，n代表纖維根數(shù)。

從式（1）和（2）可以看出，復(fù)合材料層合板的力學(xué)性能W隨著纖維的偏轉(zhuǎn)角θ的增大而減小。從纖維偏轉(zhuǎn)角的統(tǒng)計(jì)結(jié)果看，預(yù)浸料厚度越大，纖維張力越不均勻，排列偏轉(zhuǎn)角加大，發(fā)生偏轉(zhuǎn)的數(shù)量增加。

已有的研究結(jié)果表明：薄層層合板內(nèi)樹(shù)脂分布更均勻，緩解了層間應(yīng)力集中，顯著提高了單向?qū)雍习宓膶娱g剪切強(qiáng)度（ILSS），軸向壓縮強(qiáng)度也同步增加[64]。但是，對(duì)于多軸向薄層層合板而言，部分學(xué)者認(rèn)為其ILSS 和壓縮強(qiáng)度的提高，主要貢獻(xiàn)并非來(lái)自于結(jié)構(gòu)均勻化，而是由層間取向和裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng)狀態(tài)改變引起[65-66]。

Yokozeki[67]和Wagih[68]等采用0.14mm 和0.07mm 兩個(gè)厚度預(yù)浸料制成的層合板，對(duì)其橫向載荷作用下的損傷特征進(jìn)行了較為深入的研究發(fā)現(xiàn)，常規(guī)厚度層合板的損傷過(guò)程是基體開(kāi)裂、裂紋層內(nèi)和層間擴(kuò)展、分層、纖維斷裂；而薄層層合板則為基體開(kāi)裂、纖維損傷、基體裂紋擴(kuò)展、分層。當(dāng)變形程度較?。▓D6（a）和（b））時(shí)，兩個(gè)厚度的層合板分層損傷均形成在層合板中面臨近層，在常規(guī)厚度層合板背面可觀察到明顯的基體開(kāi)裂和分層現(xiàn)象，而薄層層合板則很少。當(dāng)變形加大到6mm 時(shí)（圖6（c）和（d）），兩個(gè)厚度層合板上下兩個(gè)面均可觀察到纖維斷裂。進(jìn)一步的X 射線檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在加載初期，兩個(gè)層合板內(nèi)都存在基體開(kāi)裂現(xiàn)象。隨著變形增加，在常規(guī)厚度層合板內(nèi)可以觀察到臨近層內(nèi)和層間基體裂紋的擴(kuò)展，而薄層層合板中并未發(fā)現(xiàn)。當(dāng)變形繼續(xù)增加，薄層層合板中纖維開(kāi)始斷裂，而常規(guī)厚度層合板則是層間裂紋繼續(xù)擴(kuò)展。也就是說(shuō)，薄層層合板損傷破壞的主要機(jī)制是纖維斷裂；而常規(guī)厚度層合板的損傷機(jī)制則以分層開(kāi)裂為主[67]。

圖6試驗(yàn)結(jié)果可以看出，無(wú)論是薄層層合板還是常規(guī)層厚層合板，最先觀察到的現(xiàn)象都是基體開(kāi)裂和內(nèi)部脫層，但薄層層合板對(duì)靠近背面的基體開(kāi)裂和脫層具有很高的抗損傷能力，最終形成纖維斷裂；而常規(guī)層厚層合板的損傷則是分層和基體裂紋的累積和擴(kuò)展。因此，薄層預(yù)浸料的使用提高了抗基體開(kāi)裂和脫層的抗損傷性能。在沖擊性能評(píng)價(jià)中，發(fā)現(xiàn)薄層層合板沖擊后壓縮強(qiáng)度（CAI）較常規(guī)層厚層合板提高了10%[68]。

圖6 層合板壓痕損壞的橫截面圖Fig.6 Cross-section images of damaged laminates

然而，來(lái)自于西班牙、美國(guó)和空客合作研究團(tuán)隊(duì)[41]采用相近層厚的層合板進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，其結(jié)果與上述結(jié)果并不一致，即完全由薄層構(gòu)成的層合板在沖擊載荷作用下容易發(fā)生纖維斷裂，導(dǎo)致層合板的CAI 值降低，為了提高薄層層合板的CAI 值，他們?cè)O(shè)計(jì)了薄、厚混雜的鋪層結(jié)構(gòu)，如圖7所示，較薄層層合板，混雜結(jié)構(gòu)層合板的CAI 值提高了40%。

在對(duì)圖7所示的幾種鋪層結(jié)構(gòu)的損傷進(jìn)行C-掃描時(shí)發(fā)現(xiàn)，不論沖擊能量大小，厚層層合板（H-268，單層厚度為0.262mm）的損傷區(qū)域最大；常規(guī)層厚層合板（H-134，單層厚度為0.13mm）損傷區(qū)域最??；薄層層合板（H-75，單層厚度為0.075mm）損傷區(qū)域大小介于兩者之間。在薄層H-75 中間插入3 個(gè)常規(guī)層厚0°鋪層形成的混雜層合板（H-75-H1），與H-75 相比，在低能量（5J）沖擊下，損傷面積降低了22%；在高能量（10.5J）沖擊下，損傷面積降低了7.6%。在薄層H-75 中間插入兩個(gè)厚層0°鋪層形成的混雜層合板（H-75-H2），在低能量（5J）沖擊下，損傷面積降低了12%；在高能量（10.5J）沖擊下，損傷面積降低了10.3%。

圖7 鋪層厚度和層雜化對(duì)損傷影響Fig.7 Effect of ply thickness and ply hybridization on damage

綜上所述，薄層在抑制單向?qū)雍习宸謱娱_(kāi)裂方面的作用及其貢獻(xiàn)機(jī)制已經(jīng)有較為一致的研究結(jié)果[6，11]，但在其抵抗沖擊載荷、疲勞載荷方面，存在一些不同的，甚至是相反的研究結(jié)論[41]，其中的一些基礎(chǔ)問(wèn)題還有待于系統(tǒng)而細(xì)致的研究。事實(shí)上，對(duì)于CFRP 來(lái)說(shuō)，其性能及破壞行為不僅和其組成結(jié)構(gòu)有關(guān)，還與其組分本身的性能及其性能匹配、適應(yīng)性有關(guān)，特別是基體樹(shù)脂的性能。樹(shù)脂的韌、脆對(duì)于應(yīng)變能釋放、裂紋擴(kuò)展、纖維斷裂均有不同程度的影響。樹(shù)脂區(qū)的形貌特征及其所占比例，如等軸狀、柱狀等，對(duì)復(fù)合材料性能有不容忽視的影響，這方面的研究仍有大量的工作要做。

3 微觀結(jié)構(gòu)尺度的薄層化效應(yīng)

到目前為止，與細(xì)觀尺度下的薄層化效應(yīng)研究相比，薄層化對(duì)纖維/樹(shù)脂界面的微觀結(jié)構(gòu)尺度影響的研究還不多見(jiàn)。傳統(tǒng)上，復(fù)合材料的界面性能多從纖維表面改性、雜化與樹(shù)脂形成的界面形貌、界面能、界面強(qiáng)度等方面開(kāi)展研究。薄層化效應(yīng)研究的是纖維空間排列結(jié)構(gòu)變化對(duì)復(fù)合材料界面的影響。其核心問(wèn)題在于在纖維表面狀態(tài)一定的條件下，碳纖維空間排列結(jié)構(gòu)不同，碳纖維/樹(shù)脂界面的數(shù)量、分布狀態(tài)就會(huì)不同。由圖8（a）可以看出，在理想狀態(tài)下，纖維均勻分布在樹(shù)脂基體中，樹(shù)脂可以浸潤(rùn)每一根纖維，形成大量、細(xì)小的碳纖維/樹(shù)脂界面，誘導(dǎo)形成細(xì)小而均勻分布的樹(shù)脂區(qū)。這種分布狀態(tài)下，界面對(duì)樹(shù)脂內(nèi)裂紋擴(kuò)展的阻力增加，能夠有效抑制裂紋擴(kuò)展。而單層厚度越大，纖維排列的不均勻性越強(qiáng)，如圖8（b）所示。在纖維密集堆垛區(qū)，樹(shù)脂的浸潤(rùn)較為困難，形成碳纖維/碳纖維接觸界面，而并非碳纖維/樹(shù)脂界面。碳纖維/碳纖維界面上由于樹(shù)脂很少，甚至沒(méi)有樹(shù)脂，從而降低載荷在復(fù)合材料內(nèi)部連續(xù)傳遞的能力，同時(shí)減少了碳纖維/樹(shù)脂界面的數(shù)量，改變了其分布狀態(tài)，形成較為粗大的樹(shù)脂富集區(qū)，基體裂紋擴(kuò)展的阻力變小。這也是前述相關(guān)研究結(jié)果[6，11，41，62-68]的微觀結(jié)構(gòu)機(jī)制。圖9所示的單向?qū)雍习逶嚇永鞌嗔押蟮奈⒂^形貌也揭示了這一問(wèn)題?？梢钥闯?，盡管薄層層合板與常規(guī)層厚層合板都有纖維簇拔出留下的孔洞，但是在薄層層合板中并未觀察到貫穿型裂紋（圖9（b））。與常規(guī)層厚層合板相比，薄層層合板的拉伸斷口形貌表現(xiàn)出較為明顯的變形特征。

圖8 碳纖維/樹(shù)脂構(gòu)成的微觀結(jié)構(gòu)Fig.8 Microstructure of carbon fiber/resin composition

圖9 單向?qū)雍习逯杏^察到的纖維簇?fù)艹龊罅粝碌目锥碏ig.9 Holes left after fiber tufts are pulled out observed in unidirectional laminate

綜上所述，預(yù)浸料薄層化效應(yīng)主要表現(xiàn)在：（1）層合板表面平整度提高，變截面過(guò)渡區(qū)“橋架”尺寸減小、應(yīng)力集中減弱，有利于降低層合板內(nèi)孔隙率，提高層合板制造質(zhì)量；（2）層合板面內(nèi)碳纖維排列波紋度減小、碳纖維偏轉(zhuǎn)角減小，碳纖維強(qiáng)度有效利用率提高，層合板力學(xué)性能提高；（3）樹(shù)脂、碳纖維兩相分布細(xì)小，裂紋擴(kuò)展阻力增加，層合板抵抗抗分層損傷的能力有效提高；（4）采用薄、厚預(yù)浸料混雜鋪層設(shè)計(jì)可以有效地調(diào)控復(fù)合材料層合板抵抗分層、沖擊損傷性能。

需要注意的是，薄層化效應(yīng)還受樹(shù)脂韌性、樹(shù)脂及纖維表面官能團(tuán)結(jié)合強(qiáng)度等因素的影響，這些因素之間是否存在耦合、匹配效應(yīng)，如何優(yōu)化層厚、樹(shù)脂性能、界面性能的匹配都是未來(lái)復(fù)合材料薄層化研究的重要方向。

薄層復(fù)合材料的典型應(yīng)用

圖10～12 分別為薄層復(fù)合材料在超音速飛行器[69]、衛(wèi)星用可折疊結(jié)構(gòu)[46]以及大型液體燃料儲(chǔ)存罐[70]中的應(yīng)用案例。

圖10[69]所示是德國(guó)航天中心聯(lián)合瑞典、荷蘭相關(guān)機(jī)構(gòu)開(kāi)展的關(guān)于超高音速飛行器輕量化的設(shè)計(jì)研究[71]。該設(shè)計(jì)在滿足飛行器性能要求的前提下，分別采用0.25mm、0.05mm 和0.025mm 鋪層結(jié)構(gòu)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)效率分析。分析結(jié)果顯示，與0.25mm 的鋪層結(jié)構(gòu)相比，0.025mm 的鋪層結(jié)構(gòu)質(zhì)量減輕38.1%；0.05mm 的鋪層結(jié)構(gòu)質(zhì)量減輕13.2%。通過(guò)薄層化材料的應(yīng)用，提高了飛行器輕量化設(shè)計(jì)水平，提高了材料的利用率?？深A(yù)見(jiàn)在不久的未來(lái)，通過(guò)采用薄層CFRP，空間運(yùn)輸技術(shù)將有突破性進(jìn)展[69]。

圖10 Aurora-R1 超高音速飛行器的外部形狀Fig.10 External geometry of Aurora-R1 supersonic aircraft

圖11[46]所示為Sergio Pellegrino等開(kāi)發(fā)的一種新的衛(wèi)星用可展開(kāi)反射器樣件。該反射器表面由沿其邊緣鉸接的CFRP 薄板形成的曲面構(gòu)成，展開(kāi)后弧長(zhǎng)7.9m，寬度3.2m，厚度僅為0.3mm，所用預(yù)浸料厚度為0.04mm。對(duì)折疊部分復(fù)合材料薄板進(jìn)行了彎曲測(cè)試，如圖11（d）右上方所示。結(jié)果表明，在滿足反射器各方面性能要求的同時(shí)，重量上用薄層復(fù)合材料制造的反射器是傳統(tǒng)的復(fù)合材料反射器的28.57%，折疊后的體積僅為展開(kāi)后的1/20。由于薄層CFRP在制造輕量化、高強(qiáng)度、低成本、高精度衛(wèi)星用可折疊結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)勢(shì)，在美國(guó)、歐盟受到了極大的關(guān)注[71]。

圖11 可折疊結(jié)構(gòu)展示Fig.11 Deployable structure display

圖12 為美國(guó)國(guó)家航空航天局與波音公司共同開(kāi)發(fā)的大型復(fù)合材料低溫儲(chǔ)罐，該儲(chǔ)罐除了滿足低溫力學(xué)性能（-195℃）、環(huán)境性能、力學(xué)性能等要求之外，還要具有好的密封性能且防止液體燃料的滲漏，同時(shí)還要滿足輕量化的設(shè)計(jì)要求，該結(jié)構(gòu)復(fù)合材料鋪層方式如圖13 所示[70]。在該儲(chǔ)罐復(fù)合材料鋪層中，使用了0.14mm常規(guī)預(yù)浸料和0.07mm 的薄層預(yù)浸料組合，常規(guī)層厚可以快速鋪放，從而提高制造效率，薄層起到抵抗微裂紋，降低孔隙率，防止液體燃料滲漏，并配合增韌環(huán)氧樹(shù)脂有效提高儲(chǔ)罐的力學(xué)性能。該設(shè)計(jì)和分析表明，當(dāng)達(dá)到5000με極限應(yīng)變水平時(shí)，與鋁-鋰儲(chǔ)液罐相比，重量減輕了39%，成本降低了25%，有效地降低了孔隙率，解決了非熱壓罐（OOA）成型的滲漏問(wèn)題。

圖12 NASA 提及的低溫儲(chǔ)罐幾何形狀和高級(jí)要求Fig.12 NASA reference cryotank geometry and high-level requirements

圖13 薄層和厚層的鋪層方式Fig.13 Thin and thick ply

結(jié)論

隨著復(fù)合材料制備工藝及其裝備技術(shù)進(jìn)步，薄層CFRP 復(fù)合材料的理論研究不斷深入，應(yīng)用不斷增加。本文綜述了薄層碳纖維預(yù)浸料復(fù)合材料理論研究與應(yīng)用的最新進(jìn)展?？梢钥闯?，薄層碳纖維復(fù)合材料的優(yōu)勢(shì)包括：

（1）薄壁、輕質(zhì)的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)效率。在薄壁結(jié)構(gòu)采用薄層可以有效地增加鋪層數(shù)量，其鋪層順序具有更強(qiáng)的可設(shè)計(jì)性，更好地滿足薄壁件力學(xué)性能的要求。

（2）合理地利用薄層，可以有效地提高基體抵抗裂紋擴(kuò)展、抑制層間開(kāi)裂，從而提高復(fù)合材料抵抗損傷的能力。

（3）通過(guò)薄層、常規(guī)層厚的混雜鋪層，可以在更大范圍內(nèi)優(yōu)化復(fù)合材料的力學(xué)性能，提高復(fù)合材料制造效率的同時(shí)，降低制造成本。

（4）薄層復(fù)合材料在一些大型、復(fù)雜、可變形的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)制造中發(fā)揮了重要的作用，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

需要注意的是，薄層預(yù)浸料本身的性能與質(zhì)量是薄層層合板性能的基礎(chǔ)。如何評(píng)價(jià)薄層預(yù)浸料的性能與質(zhì)量，目前還處在探索當(dāng)中。此外，薄層化對(duì)復(fù)合材料電、磁、熱等功能性能有什么影響，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工藝性與常規(guī)層厚復(fù)合材料有什么不同等一系列問(wèn)題仍然需要大量的基礎(chǔ)工作。