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。
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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