[小木虫emuch.net]先进复合材料空天应用技术基础科学问题研究.pdf

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文档介绍

项目名称: 先进复合材料空天应用技术基础科学问 题研究

首席科学家: 益小苏 中国航空工业第一集团公司北 京航空材料研究院 起止年限: 2010 年 1 月-2014 年 8 月 依托部门: 国防科学技术工业委员会

一、研究内容

关键科学问题

1. 复合材料多层次、多尺度界面结构的理解和强化建构 复合材料的共性特征是多层次、多尺度的异质、异构界面。典型的结构层次

涵盖纤维单丝、纤维丝束、干态增强织物、树脂预浸料和层状化的复合材料结构

等。界面状态将从本质上影响复合材料整体对载荷的响应,并控制复合材料的所

有性质和服役行为。 前期的 973 研究成果已证实1 ,层间界面的高分子-高分子双连续相结构直接

影响了细观损伤的产生和扩展,进而决定了复合材料的韧性、刚度、强度等使用

性能;双连续相结构形成和演化的关键是定域设计和控制反应诱导的失稳分相、 2

临界相反转和相粗化等过程。这对应了连接度(Connectivity )概念里的 0-0 、0-3

和 3-3 结构的连续的相转变过程,而由于这个连续的相变发生在 2-2 结构的受限

空间内,必然形成尺度上梯度分布的 3-3 型双连续颗粒结构,从而赋予复合材料

优异的韧-刚-强组合。 我们的预先研究已发现3 ,碳纤维表面在微米层次上的“结构化”或“粗糙化”

对复合材料“人工界面” 的建构具有重要的影响,这种“结构化”和“粗糙化”包括微

尺度的颗粒和三维结构等,建构这种新型表面结构的机理包括表面成核与低温生

长、表面浸润与去浸润等,但目前国内外对这种表面微结构建构的材料学和力学

理解还知之甚少,也不清楚这种微结构对复合材料界面强-韧化的影响机制及其

持久稳定性和高温性能等。 本研究将突破上期973 课题高分子-高分子复相材料热力学和动力学的限制,

在界面化学改性的同时,提出建构复合材料多层次界面有机、无机异相 3-3 连接

度微结构(I

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