1. 研究目的与意义（文献综述）

低温技术作为一直备受研究工作者关注的关键性技术，在当今社会具有非常重大的意义，它不但与我们的生产生活联系紧密，还影响到许多尖端科技的发展与进步，尤其是在超导技术与航天技术等先进工程技术领域飞速发展的今天，低温技术也迎来了重要的发展契机。我国航空航天科技的飞速发展，使得对可高效运作在低温环境下的复合材料产品的需求逐渐增大。碳纤维/环氧树脂复合材料因其优异的高比强度和高比模量等特点，已成为先进飞行器结构的首选材料，在材料减重、提升承载效率、增强结构强度等方面，具有其它材料无法比拟的优势，在低温领域也逐渐成为着重研究和开发应用的一种低温工程材料。然而，环氧树脂的线膨胀系数很大，在低温时使用会产生较大的热应力，同时，碳纤维作为增强材料，与树脂基体的热膨胀系数存在着较大差异，这些都会使复合材料的某些力学性能与常温条件下的规律反常。因此，对超低温下的复合材料力学性能评估格外重要。

目前，美国nasa机构、德国karlsruhe研究中心、英国rutherford实验室、韩国高等科技学院以及日本东北大学等在环氧树脂基复合材料低温性能的研究方面已取得一些进展：包括开发研制出新型复合材料低温贮箱、探索低温下石墨/环氧复合材料的拉伸响应以及分层扩展机制等。此外，在一些欧美国家已有玻璃纤维/环氧作为承力结构和绝缘材料被应用在低温超导磁束线圈中。我国耐低温复合材料的研究由于成本及技术原因主要集中在液氮温度之上，耐低温树脂也主要应用于绝热、密封等有限的方面上，而在更低温度下的超低温贮箱和超导工程中使用的耐低温复合材料，相关研究还非常稀少。同时国内外对于低温复合材料的研究主要集中在改进树脂和纤维的性能上，比如改变树脂成分和功能使其在低温下表现出更好的韧性、配合使用不同的增强材料使其表现出更好的力学、热学及电磁性能等，对于低温下纤维与基体之间的界面性能研究比较缺乏。

本课题通过测试分析树脂和纤维的界面性能，测定碳纤维增强环氧树脂基复合材料的宏观力学性能，揭示其界面性能对低温性能的影响规律，并结合sem测试技术从微观角度及原理上分析内部各组分间的相互作用与影响，为碳纤维复合材料在低温中的应用提供数据支撑。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容：通过文献调研，了解国内外相关研究概况和发展趋势，结合本实验室的研究基础，设计实验方案。测试芳香胺/环氧树脂和t700、t800碳纤维间的界面接触角、单丝强度以及界面疲劳性能。制备t700/环氧和t800/环氧复合材料层合板，通过复合材料宏观力学性能测试，分析两种复合材料的低温力学性能数据，总结界面性能对于碳纤维环氧树脂基复合材料性能的影响。通过 sem 测试技术从微观角度及原理上分析低温环境下复合材料内部各组分间的相互作用与影响。

目标：通过测试复合材料界面性能、宏观力学性能和微观表征，分析总结碳纤维复合材料界面性能对低温性能的影响规律。

3. 研究计划与安排

第1-2周：查阅相关文献资料，了解研究所需材料及其制备方法和性能，熟悉并掌握各种实验设备和测试设备的操作，确定技术方案，完成开题报告。

第3-7周：对芳香胺/环氧树脂和碳纤维的界面进行研究，测试其界面接触角、界面疲劳性能及单丝强度，并在此期间利用空闲时间完成文献翻译。

第8-10周：制备t700、t800碳纤维复合材料，测试其低温力学性能及微观表征。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]丛庆. 适用于超低温环境的环氧基复合材料设计与力学性能表征[d]. 哈尔滨工业大学，2016.

[2]翁春晓. 超低温用环氧树脂及其碳纤维织物增强复合材料的研究[d].武汉理工大学，2012.

[3]王恒武. 玻璃纤维/聚合物基复合材料界面粘结强度的实验与理论研究[d]. 武汉理工大学, 2003.