張宋茂苗，張罡，趙平，時卓

碳纖維復合材料在不同溫度下的性能差異

張宋茂苗1，張罡2，趙平1，時卓3

（1.沈陽理工大學 環(huán)境與化學工程學院，遼寧 沈陽 110000； 2. 沈陽理工大學 材料科學與工程學院，遼寧 沈陽 110000；3. 遼寧省輕工科學研究院有限公司，遼寧 沈陽 110000）

碳纖維復合材料越來越多地被應用在各個領域。隨著使用的范圍越來越廣，環(huán)境因素逐漸成為各行各業(yè)關注的對象。因此，在設計中需要更多地考慮到環(huán)境對于材料耐久性使用的問題。并且，隨著人們對安全性能的要求越來越高，需要對碳纖維復合材料在不同溫度下的工作狀態(tài)、損傷特性有一個清晰的認知。介紹了碳纖維樹脂基材料在不同溫度下比較典型的破壞模式以及失效機理，重點介紹了環(huán)氧樹脂、碳纖維、碳纖維復合材料在不同溫度下的破壞方式以及改進方式。

碳纖維復合材料；環(huán)氧樹脂；碳纖維；溫度

碳纖維復合材料最早應用于航空航天領域，其發(fā)展一直受航空航天驅動[1]。由于碳纖維復合材料具有優(yōu)異的機械、物理和化學性能的獨特組合，如高強度、高模量、耐熱性和高強度重量比，碳纖維被廣泛應用于汽車能源系統(tǒng)、燃料電池、低溫傳感器系統(tǒng)、海上深海鉆井平臺以及抗靜電和電磁屏蔽記憶材料[3,6-7,48]。但是當碳纖維復合材料在使用時遭遇惡劣的環(huán)境條件時，如溫度的大幅度變化，僅靠材料自身的結構無法應對，因此，碳纖維復合材料會在環(huán)境暴露下表現出一定程度的性能退化，從而縮短預期壽命[2-3]。傳統(tǒng)上，將高聚物的老化分為兩大類：物理老化和化學老化。物理老化[4]是可逆的，因為主要是材料分子構象的變化，是長時間暴露在低于g的溫度下所發(fā)生的。物理老化會導致材料的力學性能、黏度等發(fā)生變化?；瘜W老化中，分子結構會因為交聯密度變化、氧化和解聚等機制而發(fā)生不可逆降解[5]。碳纖維復合材料的失效大致可分為3種失效模式：脆斷、纖維斷裂、拔出和分 層[23]。研究人員認為在航空航天這種極端條件下，對復合材料的耐久性能有直接的影響。在不同的溫度情況下存在這一現象，隨著溫度的升高，界面損傷變得更加嚴重，環(huán)氧樹脂趨向于膠狀，界面降解是復合材料主要降解原因[8]。在探月工程中，因為存在極端低溫的情況，針對這一工況下的研究發(fā)現，由于復合材料結構的不均勻以及各向異性的情況，溫差將會導致內應力的發(fā)展，且沖擊載荷引起的損傷量會增加[10]。而這些存在的不足之處，如韌性、縱向及橫向強度等，均受到了界面的影響，其原因在于界面的黏合性的限制，因此解決界面問題可以確保碳纖維增強聚合物的可持續(xù)性發(fā)展[11]。纖維和樹脂之間的熱膨脹系數不同，會導致纖維-基體之間產生剪應力以及較大的殘余應力[13-14]。研究人員發(fā)現，在控制升溫的過程中，樹脂和碳纖維之間的界面剪切強度依賴于基體的模量以及基體和纖維的熱膨脹系數[9]。向碳纖維中橋接碳納米管（CNT）可以增加機械連鎖性能，使得界面黏合性得到提高，從而使碳纖維的性能在高溫下得到提升。針對不同的環(huán)境使用情況設計不同的界面性能，從而達到使用要求。

碳纖維和環(huán)氧樹脂基體之間的界面主要控制CFRP復合材料的長期性能[2]。層間斷裂、纖維脫黏、環(huán)氧樹脂脫落是常見失效方式。引發(fā)層間斷裂的原因，一是材料的各向異性，二是層間應力作用。因此，改善層間應力對復合材料有著重大的影響。而層間應力與界面的關系不可分割。受制于界面的原因，復合材料想要更進一步提升不同溫度下的性能，可以從樹脂、碳纖維等以及界面的改性入手。

1 溫度對樹脂的影響

環(huán)氧樹脂基體的熱解可分為兩個階段：在氧氣環(huán)境中，初始反應中的自由基迅速與氧氣結合，形成新的過氧化物自由基，過氧化物自由基的降解是分解反應的第一階段；第二階段的分解是由第一階段聚合物網絡的破裂引起[28-29]。

作為基體相，環(huán)氧樹脂在增強纖維之間傳遞應力。溫度升高會降低基體相的機械性能，從而加劇與界面相關的失效模式，如分層、纖維拔出、纖維基體脫黏等。工作環(huán)境對碳纖維復合材料的長期耐久性影響是個一直存在的問題。相比于增強纖維，聚合物對溫度變化更加敏感，暴露在紫外線輻射、溫度循環(huán)以及潮濕的空氣中都會降解聚合物基體，并且在潮濕、高溫等環(huán)境中，還會導致樹脂的玻璃化轉變溫度降低[19,23,26]。在沿海地區(qū)，濕熱環(huán)境對于碳纖維復合材料有著重大的影響。高溫下g降低，濕熱環(huán)境下界面黏結性降低，導致機械穩(wěn)定性下降，力學性能降低。對復合材料結構的影響：基體膨脹，水分子進入界面，產生熱應力，界面寬度增加，纖維脫黏；此外，在纖維表面附近形成了一層薄而軟的環(huán)氧樹脂層，該層變得更具韌性，并在溫度升高時嚴重抑制了纖維和環(huán)氧樹脂之間的應力傳遞[19-22]。在高溫下所固化的樹脂，比普通樹脂有著更好的熱性能，這是因為更高的固化溫度縮短了達到更高的玻璃化轉變溫度所需的時間，同時保證了高度的交聯[38]，在高溫下有著更優(yōu)異的性能 表現。

通過對樹脂的改性以提高復合材料整體在高溫下的表現。研究人員對樹脂改性，加入9,10-二氫-9-氧-10-磷菲-10-氧化物（DOPO）和阻燃固化劑環(huán)三磷腈改性苯并咪唑（BICP），使得樹脂的固化溫度可調，并且由于阻燃劑的加入，玻璃化轉變溫度得到了提升[35-36]。g提升還可以使用添加了羥甲基化丁香酚（MEG）的雙馬來酰亞胺樹脂，玻璃化轉變溫度可提升至400 ℃。以天然木蘭酚為原料合成全生物基環(huán)氧樹脂前驅體（DGEM），在常溫下擁有極低的黏度（0.155 Pa·s），且儲能模量達到3678 MPa，彎曲模量達到3455 MPa，擁有更寬的加工窗口，且與RTM工藝非常適配[37,39]。研究人員為了研究動態(tài)機械的溫度-頻率依賴性以及確定樹脂的使用條件，用計算機進行了模擬，可以預測非晶材料在大應變率和廣溫度范圍下的力學行為，并與實驗進行對比，具有較高的準確性[40-41]。

針對樹脂的改性方法，主要從g以及黏度著手，因為更高的g意味著更加優(yōu)異的熱性能以及機械性能，而低黏度則意味著加工性能更加優(yōu)異。因此以g和黏度作為樹脂改性目的有著指導性的意義，同時使用計算機對樹脂的g進行預測為簡化實驗提供了幫助。二者的聯用將能夠最大限度地發(fā)揮出樹脂作為基體的性能。

2 溫度對碳纖維的影響

碳纖維絲在暴露于高溫后呈現脆性斷裂，隨著暴露溫度的升高，在橫向載荷試驗中的最大接觸力、最大張力、最大張力增量、斷裂撓度和耗能能力均下降[45]。

不同于以往通過將碳納米管接枝到碳纖維上來提升界面性能，研究人員在低溫下進行制備，使得催化劑對碳纖維的損傷降低，并且由于CNT的自修復性能，擴大了復合材料的應用范圍[18]。HE[12]等設計了一種能夠在碳纖維表面形成更高的玻璃化轉變溫度（g）的界面，酞菁界面的形成可以作為“橋梁”傳遞應力，以及提供更高的界面附著力。這是由于界面的交聯密度以及剛度的提升，從而在高溫下減輕了應力集中。聚合物的鏈運動受到了制約，導致界面的相有更高的熱機械穩(wěn)定性，使得玻璃化轉變溫度升高。

為了抵抗復合材料的層間分層，使用超聲波將CNT和電紡聚己內酯（PCL）聯用，形成一個柔性層，來彌補PCL發(fā)生相分離。相分離過程在斷裂面上產生了韌性PCL顆粒，有效地提高了層壓板的斷裂能。但是PCL在樹脂固化后會消失，抑制了斷裂能的進一步增強，且會使g降低，材料整體性能惡化。而加入CNT后，Ⅰ型和Ⅱ型層間斷裂能得到提高，I型層間斷裂能提高了68%，層間剪切強度得到提高7.5%[24]。另外加入碳納米管-巴克紙（CNTBP），CNTBP夾層對II型層間斷裂韌性和ILSS的影響，相比于未處理碳纖維分別提高了104%和31%。CNTBP在低溫下的作用更加明顯，尤其是對[0°/90°]4s鋪層的層合板[25]。

相比于將CNTs無序地添加進復合材料中，研究人員發(fā)現定向地加入CNTs會使得性能進一步得到提高。與純環(huán)氧樹脂相比，Fe3O4/O-MWCNTs改性環(huán)氧樹脂復合材料的熱膨脹系數（CTE）值大幅降低，R-MWCNTs、O-MWCNTs和Fe3O4/O-MWCNTs改性環(huán)氧樹脂的CTE分別降低了19.7%、28.7%和37.6%。有序的排列會導致裂紋發(fā)生偏轉，只是繞過填料而不穿透填料，使得總表面積增加，從而提高能量吸收或增強韌性[30-31]。且在低溫（77 K）下的力學性能也得到提升，由R-MWCNTs和O-MWCNTs引起的增韌可以略微提高層壓板的抗微裂紋能力。而有序的Fe3O4/O-MWCNT可以將裂紋密度降低37.2%[32]。在使用低溫嫁接CNT的方法中，通過對比實驗，找出ISLL以及抗沖擊性最佳的質量分數為2%～3%。這一質量分數的CNT使得ILSS和抗沖擊性分別提高了34%和91%[44]。

碳纖維的改性方法主要是改變表面粗糙度以及添加官能團來達到預期指標，其中復合材料的層間剪切強度（ILSS）以及界面剪切強度（IFSS）作為重要指標在實驗中的權重很高。CNTs作為興起的材料提高了碳纖維的機械性能，還能改善環(huán)氧樹脂的CTE，值得更加深入地研究對碳纖維的影響。

圖1 有序CNT排列和無序CNT的區(qū)別

3 溫度對復合材料的影響

高溫環(huán)境作為單一因素主要影響包括：改變聚合物基體的機械性能；產生熱應力來影響CFRP復合材料的機械響應，從而促進微裂紋的形成；導致復合材料的失效[42]。但是在工作環(huán)境中，不僅僅只有高溫，還會伴隨高應變速率。

溫度和應變率對復合材料有著以下影響：隨著溫度的升高，彈性模量和壓縮破壞強度逐漸降低，最大破壞應變增加；隨著應變速率的增加，彈性模量和壓縮破壞強度逐漸增加，而最大破壞應變降低；溫度對于界面性能的影響，在低于樹脂g的時候復材的IFSS未顯著降低。有研究表明，高溫下的線性熱膨脹系數（CLTE）失調引起的熱應力會增加IFSS；反而在高溫下，IFSS會隨基體的模量增加而減小[9]。鋪層設計對熱應力也有一定的影響，由于鋪層的熱膨脹系數存在較大差異，溫度與固化溫度的變化會導致鋪層中產生熱應力。復合材料在熱環(huán)境工作的時候會存在周期性熱應力這一問題，而周期性的熱應力會導致層壓板出現橫向裂紋，從而降低機械性能[15]。研究人員發(fā)現，在高溫下隨著應變率的增加，單向/正交鋪設層合板的彈性模量差減小，而單 向/準各向同性或單向/角鋪設層合板的彈性模量差增大。高溫對拉伸力學性能的弱化作用大于應變速率對拉伸力學性能的強化作用。造成這種現象的原因可能有兩個：一個是熱塑性基體的軟化，另一個是基體與纖維之間界面結合強度的降低[43,48]。所以，當復合材料受到高速沖擊載荷時，在設計時也需考慮熱應力的影響[27]。

碳纖維復合材料本身可以作為表面熱保護系統(tǒng)（TPs），具有一定的導熱能力，但是在航空航天中其導熱能力需要進一步得到提升，以應對燒蝕現象。研究人員通過添加納米金剛石（NDs），使熱穩(wěn)定性能得到提高。在SEM圖像中發(fā)現了針狀碳纖維，推斷延長的碳纖維使高溫區(qū)域得到擴散，以降低局部溫度，導熱性能得到增強[16]。熱穩(wěn)定性能的提高還可以通過提升熱導率來實現[17]。研究人員通過加入納米流體（GFNF）提升了界面熱導率，不同于傳統(tǒng)施膠只提升導熱系數（TC）或者只增強界面，GFNF可以同時提升二者性能，ILSS、彎曲強度以及TC得到提升，分別從55.66 MPa提高到64.01 MPa、808.7 MPa到1161.1 MPa和1.354 W·(mK)-1到 3.099 W·(mK)-1，各自提高了15%、43.6%和128.9%。

加入石墨烯改性也能使碳纖維復合材料的機械性能提升，研究人員使用電泳沉積（EPD）改善了界面，使得材料在室溫下的彎曲強度和ILSS分別提升7.287%、25.383%，同時，也會因為負熱膨脹系數在低溫下進行應力補償。有研究人員提出使用有限元方法來預測復合材料的熱膨脹。細觀體積單元（RVE）在該方面的應用顯示出很大的優(yōu)勢。根據微尺度RVE模型，碳纖維在縱向熱膨脹中起主導作用，即熱傳導高度依賴于纖維方向。而在橫向上，關鍵的影響因素則是環(huán)氧樹脂[33-34]。

通過使碳纖維和樹脂的CTE匹配來使復合材料在不同溫度下的性能提升，同時界面的性能也得到改善，而不僅僅只局限于單一地提升碳纖維性能或樹脂的性能，使得材料改性更加合理。

4 結束語

影響碳纖維樹脂基復合材料的因素有很多，樹脂、碳纖維、界面以及熱膨脹系數的匹配等都會產生不同的影響，本文介紹了各自在不同溫度下的影響以及失效方式。幾種改性的方法都有著自身的優(yōu)點，同時也有缺陷存在。計算機預測是一個有著很好前景的手段，研究人員合理使用可以極大提高研究效率，探索碳纖維復合材料新的改性方法。

本文從樹脂、碳纖維及復合材料3個方面綜述了溫度對于材料的影響，微觀方面CNT對復合材料起到了積極作用，不論在低溫還是高溫情況下，都可以有效地提升力學性能，但僅僅只是單一添加CNT作用也有限，因此將CNT與其他材料進行聯用，例如生物基材料，可以達到比單一使用CNT更好的效果。碳纖維復合材料作為樹脂與碳纖維組成的復合體，除了受自身的界面的影響，也因二者的性能被制約，其中線脹系數是否能匹配成為制約復合材料性能的關鍵因素。隨著計算機的大力發(fā)展，材料基因組計劃[49]的不斷完善，可以使復合材料中碳纖維和樹脂的線脹系數聯立，從而得到最優(yōu)解。

[1]張亞萍，石磊，郭小鳳，等.界面結合方式對氧化石墨烯-碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料性能的影響[J].上海大學學報（自然科學版），2020，26（6）：927-936．

[2] TAM L H, ZHOU A, ZHANG R X, et al. Effect of hygrothermal environment on traction-separation behavior of carbon fiber/epoxy interface[J].,2019,220 : 728-738.

[3] SOUBHIK D, OMPRAKASH F A, CHAITANYA N K, et al. Improving delamination resistance of carbon fiber reinforced polymeric composite by interface engineering using carbonaceous nanofillers through electrophoretic deposition: An assessment at different in‐service temperatures[J].,2021,138(15): 50208.

[4] ODEGARD G M, BANDYOPADHYAY A. Physical aging of epoxy polymers and their composites[J].:,2011,49 (24): 1695-1716.

[5] CYSNE BARBOSA A P, PEREIRA FULCO A P, SILVEIRA GUERRA E S., et al. Accelerated aging effects on carbon fiber/epoxy composites [J]., 2017, 110 : 298-306.

[6] MALLICK PK. Fiber-reinforced composites: materials, manufacturing, and design[M]. CRC press, 2007.

[7] EDIE D D, MCHUGH J J. High performance carbon fibers[M]. In: Burchell TD, editor.Carbon materials for advanced technologies, Pergamon; 1999.

[8] Liu, Shengkai, et al. Damage and failure mechanism of 3D carbon fiber/epoxy braided composites after thermo-oxidative ageing under transverse impact compression[J]. Composites Part B: Engineering 161 (2019): 677-690.

[9] WANG H X,ZHANG X H,DUAN Y G, et al. Experimental and numerical study of the interfacial shear strength in carbon fiber/epoxy resin composite under thermal loads[J]., 2018,2018:1-8

[10] WANG H X,ZHANG X H,DUAN Y G, et al. Experimental and numerical study of the interfacial shear strength in carbon fiber/epoxy resin composite under thermal loads[J].2018 ,2018:1-8.

[11] SHARMA M, GAO S L, M?DER E, et al. Carbon fiber surfaces and composite interphases[J].2014, 102 : 35-50.

[12] HE M, QI P F, XU P, et al. Establishing a phthalocyanine-based crosslinking interphase enhances the interfacial performances of carbon fiber/epoxy composites at elevated temperatures[J]., 2019,173: 24-32.

[13] KARA M, KIRICI M, TATAR A C, et al. Impact behavior of carbon fiber/epoxy composite tubes reinforced with multi-walled carbon nanotubes at cryogenic environment[J].:, 2018,145: 145-154.

[14] FELISBERTO M, TZOUNIS L, SACCO L, et al. Carbon nanotubes grown on carbon fiber yarns by a low temperature CVD method: A significant enhancement of the interfacial adhesion between carbon fiber/epoxy matrix hierarchical composites[J].2017,3 : 33-37.

[15] KOBAYASHI, SATOSHI, TERADA K,et al. Evaluation of long-term durability in high temperature resistant CFRP laminates under thermal fatigue loading[J]., 2003,34.(8): 753- 759.

[16] FAROOQ U Improved ablative properties of nanodiamond-reinforced carbon fiber–epoxy matrix composites[J].,2021,13(13): 2035.

[17] CHENG C X, ZHANG M J,WANG S Y, et al. Improving interfacial properties and thermal conductivity of carbon fiber/epoxy composites via the solvent-free GO@ Fe3O4nanofluid modified water-based sizing agent[J].,2021,209: 108788.

[18] YAO Z Q, WANG C G, QIN J j, et al. Interfacial improvement of carbon fiber/epoxy composites using one-step method for grafting carbon nanotubes on the fibers at ultra-low temperatures[J]., 2020,164: 133-142.

[19] LEE M C, PEPPAS N A. Water transport in graphite/epoxy composites [J]., 1993,47:1349-1359.

[20] ABANILLA M A, LI Y, KARBHARI V M. Durability characterization of wet layup graphite/epoxy composites used in external strengthening[J]., 2006, 37:200-212.

[21] GUERMAZI N, TARJEM A B, KSOURI I, et al. On the durability of FRP composites for aircraft structures in hygrothermal conditioning[J]., 2016, 85:294-304.

[22] WANG Z, XIAN G, ZHAO X L. Effects of hydrothermal aging on carbon fibre/epoxy composites with different interfacial bonding strength[J]., 2018,161:634-648.

[23] SUN G Y. On the effects of temperature on tensile behavior of carbon fiber reinforced epoxy laminates[J].,2021,164: 107769.

[24] SONG X,GAO J F, ZHENG N, et al. Interlaminar toughening in carbon fiber/epoxy composites interleaved with CNT-decorated polycaprolactone nanofibers[J].,2021,24: 100622.

[25] CHENG X Y, et al. Low Temperature‐Based Flexural Properties of Carbon Fiber/Epoxy Composite Laminates Incorporated with Carbon Nanotube Sheets[J]., 2019,304(10): 1900247.

[26] TAM L H, ZHOU A, WU C. Nanomechanical behavior of carbon fiber/epoxy interface in hygrothermal conditioning: A molecular dynamics study[J]., 2019,19: 495-505.

[27] LIU S K, SHI B H, SIDDIQUE A, et al. Numerical analyses on thermal stress distribution induced from impact compression in 3D carbon fiber/epoxy braided composite materials[J]., 2018,41(7): 903-919.

[28] DAO Q D , LUCHE J , ROGAUME T, et al. Determination of characteristic parameters for the thermal decomposition of epoxy resin/carbon fibre composites in cone calorimeter[J].,2013,38 (19): 8167-8178.

[29] MIRANDA M , PINTO F , GULYURTLU I, et al. Pyrolysis of rubber tyre wastes: a kinetic study[J].,2013,103: 542-552.

[30] CHEN X M. Direct measurements of the mechanical strength of carbon nanotube-poly (methyl methacrylate) interfaces[J]., 2013,9(19): 3345-3351.

[31] RAFIEE M A. Fracture and fatigue in graphene nanocomposites[J]., 2010,6 (2): 179-183..

[32] HE Y X. Reinforced carbon fiber laminates with oriented carbon nanotube epoxy nanocomposites: magnetic field assisted alignment and cryogenic temperature mechanical properties[J]., 2018,517 : 40-51.

[33] DONG K. Temperature-dependent thermal expansion behaviors of carbon fiber/epoxy plain woven composites: Experimental and numerical studies[J]., 2017,176: 329-341.

[34] POULIOT L L, LEBEL L L. Thermal analysis and degradation of properties in carbon fiber/epoxy laminate riveting at high temperatures[J]., 2018,67 : 205-212.

[35] YANG S. A highly fire-safe and smoke-suppressive single-component epoxy resin with switchable curing temperature and rapid curing rate[J].:, 2021,207: 108601.

[36] MEHRINEJAD K M, et al. Ageing of particulate-filled epoxy resin under hygrothermal conditions[J]., 2020,249 : 118846.

[37] NING Y, LI D S, WANG M C, et al. Bio-based hydroxymethylated eugenol modified bismaleimide resin and its high‐temperature composites[J]., 2021,138 (1): 49631.

[38] MICHEL M, FERRIER E. Effect of curing temperature conditions on glass transition temperature values of epoxy polymer used for wet lay-up applications[J]., 2020,231: 117206.

[39] QI Y, WENG Z H, ZHANG K W, et al. Magnolol-based bio-epoxy resin with acceptable glass transition temperature, processability and flame retardancy[J].2020387: 124115.

[40] COLAK O U, CAKIR Y. Material model parameter estimation with genetic algorithm optimization method and modeling of strain and temperature dependent behavior of epoxy resin with cooperative-VBO model[J]., 2019,135: 57-66.

[41] BARBOSA, MIRANDA L C, GOMES G, et al. Prediction of temperature-frequency-dependent mechanical properties of composites based on thermoplastic liquid resin reinforced with carbon fibers using artificial neural networks[J]., 2019,105 (5): 2543-2556.

[42] JIA Z, LI T T, CHIANG F P, et al. An experimental investigation of the temperature effect on the mechanics of carbon fiber reinforced polymer composites[J].,2018,154: 53-63.

[43] ZHANG Y B. Effects of strain rate and high temperature environment on the mechanical performance of carbon fiber reinforced thermoplastic composites fabricated by hot press molding[J].:, 2020,134: 105905.

[44] FANG Y W. Experimental investigation on mechanical performance of carbon fiber reinforced polymer wire after exposure to elevated temperature[J]., 2021,274: 114388.

[45] JINSIL C, KIM M. Impact resistance and interlaminar shear strength enhancement of carbon fiber reinforced thermoplastic composites by introducing MWCNT-anchored carbon fiber[J]., 2021,217: 108872.

[46] PATNAIK, SATYAROOP, GANGINENI P K, et al. Influence of cryogenic temperature on mechanical behavior of graphene carboxyl grafted carbon fiber reinforced polymer composites: an emphasis on concentration of nanofillers[J]., 2020,20: 100369.

[47] KONG D Y, LI J, GUO A R, et al. High temperature electromagnetic shielding shape memory polymer composite[J]., 2021,408: 127365.

[48] MENG J X, WANG Y, YANG H Y, et al. Mechanical properties and internal microdefects evolution of carbon fiber reinforced polymer composites: cryogenic temperature and thermocycling effects[J]., 2020,191:108083.

[59] 都仕，張宋奇，王立權，等.高分子材料基因組——高分子研發(fā)的新方法[J].高分子學報，2022，53（6）：592-607.

Performance Differences of Carbon Fiber Composites at Different Temperatures

1,2,1,3

（1. School of Environmental and Chemical Engineering, Shenyang Ligong University, Shenyang Liaoning 110000, China;2.School of Materials Science and Engineering,Shenyang Ligong University, Shenyang Liaoning 110000, China;3.Liaoning Province Light Industry Science Research Institute Co., Ltd., Shenyang Liaoning 110000, China）

Carbon fiber composites are increasingly used in various fields. With the more and more extensive use, environmental factors have gradually become the focus of attention in all walks of life. Therefore, more consideration is needed in the design of environmental durability of materials. Moreover, with the increasing demand for safety performance, it is necessary to have a clear understanding of the working state and damage characteristics of carbon fiber composites at different temperatures. In this paper, the typical failure mode and failure mechanism of carbon fiber resin based materials at different temperatures were introduced. The failure modes and improvement methods of epoxy resin, carbon fiber and carbon fiber composites at different temperatures were discussed.

Carbon fiber composites; Epoxy resin; Carbon fiber; Temperature

TB332

A

1004-0935（2023）09-1365-05

沈陽市科技局雙百項目（項目編號：Y18-1-018）。

2022-09-24

張宋茂苗（1996-），男，湖北省荊州市人，在讀碩士，研究方向：復合材料與軍用關鍵材料。

張罡（1963-），男，教授，博士，研究方向：碳纖維復合材料。