史漢橋 高 坤 劉德博 楊昆曉 孫寶崗

（1 航天材料及工藝研究所，北京 100076）

（2 北京宇航系統(tǒng)工程研究所，北京 100076）

文 摘 對(duì)低溫復(fù)合材料貯箱滲漏性能的研究背景、最新發(fā)展方向、研究現(xiàn)狀進(jìn)行了概述，重點(diǎn)介紹了復(fù)合材料低溫微裂紋特性、復(fù)合材料低溫滲漏性能及其機(jī)理模型。研究表明：選用低模量碳纖維、減小樹脂基體與碳纖維的線脹系數(shù)差別、協(xié)同提高樹脂基體的低溫韌性和強(qiáng)度、減少預(yù)浸料單層厚度、增大復(fù)合材料鋪層角度，可以減少復(fù)合材料低溫微裂紋，從而降低復(fù)合材料低溫滲漏率。

0 引言

國際上低溫復(fù)合材料的研究始于20世紀(jì)70年代，之后隨著超導(dǎo)托克馬克、可重復(fù)使用飛行器、低溫風(fēng)洞等重大項(xiàng)目的發(fā)展，低溫復(fù)合材料的研究受到了較廣泛的關(guān)注［1-4］。特別是20世紀(jì)90年代，在美國航空航天局（NASA）的支持下，麥道公司和洛馬公司針對(duì)可重復(fù)使用飛行器的使用要求，相繼開展了復(fù)合材料液氫貯箱和復(fù)合材料液氧貯箱的研制。這些重大項(xiàng)目的實(shí)施極大地促進(jìn)了對(duì)復(fù)合材料低溫性能的研究［5-8］。然而，1999年洛馬公司為可重復(fù)使用運(yùn)載器X-33 研制的復(fù)合材料液氫貯箱在試驗(yàn)時(shí)發(fā)生了液氫泄漏，導(dǎo)致試驗(yàn)失敗。之后，NASA 繼續(xù)針對(duì)復(fù)合材料低溫微裂紋和滲漏性開展了大量的應(yīng)用基礎(chǔ)研究工作［9-11］。前期的研究結(jié)果表明：低溫復(fù)合材料貯箱呈現(xiàn)明顯的滲漏失效先于結(jié)構(gòu)承載失效的特點(diǎn)，因此，低溫復(fù)合材料防滲漏性能的研究是其實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用的關(guān)鍵。本文主要對(duì)低溫復(fù)合材料貯箱研究最新進(jìn)展、復(fù)合材料低溫微裂紋特性、復(fù)合材料低溫滲漏性能及其機(jī)理模型、復(fù)合材料低溫防滲漏方法等進(jìn)行了綜述。

1 低溫復(fù)合材料貯箱研究最新進(jìn)展

近年來，由于重型運(yùn)載火箭研制面臨嚴(yán)苛的減重要求，大型復(fù)合材料低溫貯箱的研制成為熱點(diǎn)。2011年9月，NASA 正式委托波音公司研制Φ10 m 量級(jí)的低溫復(fù)合材料貯箱，其目標(biāo)是比金屬貯箱減重30%，降低成本25%。2014年8月，波音公司制造的Φ5.5 m 的復(fù)合材料低溫貯箱（圖1）在NASA 馬歇爾航天中心成功完成試驗(yàn)測(cè)試，為進(jìn)一步研制用于“航天發(fā)射系統(tǒng)”重型運(yùn)載火箭第二級(jí)的Φ10 m 級(jí)復(fù)合材料液氫貯箱奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，被評(píng)為2014年十大國防材料技術(shù)突破之一［12-13］。波音公司在該貯箱中采用了超薄預(yù)浸料技術(shù)來提高復(fù)合材料的低溫防滲漏性能。2016年Space X 公布了其“星際運(yùn)輸系統(tǒng)”（簡稱ITS）的兩個(gè)最關(guān)鍵的技術(shù)之一——Φ12 m 的碳纖維復(fù)合材料液氧貯箱，并于2016年11月完成了2/3 爆破壓力的考核試驗(yàn)，其采用了膠螺結(jié)構(gòu)來進(jìn)行防滲漏密封（圖2）［14］。

圖1 波音公司制造的Φ5.5 m復(fù)合材料液氫貯箱Fig.1 Boeing Φ5.5 m composite LH2 tank

圖2 Space X公司制造的Φ12 m復(fù)合材料液氧貯箱Fig.2 Space X Φ12 m composite LO2 tank

2 復(fù)合材料低溫微裂紋特性

由于碳纖維在纖維方向上具有較小的線脹系數(shù)約為-0.5 μm/（m·℃），在垂直于纖維方向上線脹系數(shù)為正，而復(fù)合材料樹脂基體的線脹系數(shù)為各向同性約為+50 μm/（m·℃），因此在碳纖維的纖維方向上，樹脂和纖維的線脹系數(shù)差別較大，導(dǎo)致在大的溫差變化時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力。如果內(nèi)應(yīng)力大于樹脂強(qiáng)度或樹脂與纖維的界面強(qiáng)度，就會(huì)在復(fù)合材料的樹脂基體或界面處產(chǎn)生微裂紋。復(fù)合材料在低溫下微裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展，對(duì)于復(fù)合材料低溫貯箱的安全性至關(guān)重要。

2001年，NASA 馬歇爾航天飛行中心的A.J.HODGE［15］對(duì)X-33 復(fù)合材料貯箱和馬歇爾航天飛行中心的共形貯箱的低溫微裂紋特性進(jìn)行了對(duì)比評(píng)價(jià)。文章指出：在復(fù)合材料層合板中基體微裂紋形成是首先出現(xiàn)的損傷模式。微裂紋的形成一般出現(xiàn)在載荷低于斷裂載荷時(shí)，通常對(duì)復(fù)合材料層合板的總體強(qiáng)度影響很小。但是微裂紋的形成可以導(dǎo)致其他損傷模式、改變彈性性能、增加層合板對(duì)氣體和液體的滲漏性。由于軸向和橫向鋪層的線脹系數(shù)不匹配，當(dāng)復(fù)合材料層合板從固化溫度冷卻到室溫時(shí)，較高的熱殘余拉伸應(yīng)力出現(xiàn)在復(fù)合材料鋪層的橫向。當(dāng)復(fù)合材料進(jìn)一步冷卻到低溫環(huán)境時(shí)，殘余應(yīng)力的現(xiàn)象被加劇。單獨(dú)的熱效應(yīng)就可以導(dǎo)致層合板中形成微裂紋。X-33 復(fù)合材料液氫貯箱在壓力293 kPa的液氫驗(yàn)證測(cè)試后失效。X-33液氫貯箱失效調(diào)查結(jié)果表明：室溫加載或者只進(jìn)行熱循環(huán)而不加載僅能在內(nèi)蒙皮（IM7/977-2）的外層引發(fā)微裂紋；由于熱和力學(xué)載荷的耦合作用，大量的微裂紋出現(xiàn)在貯箱整個(gè)內(nèi)蒙皮中。X-33 液氫貯箱失效調(diào)查結(jié)論為：微裂紋導(dǎo)致液氫滲漏到三明治夾層結(jié)構(gòu)芯中。

2002年，美國華盛頓大學(xué)JAME C.SEFERIS 等人［16］研究了樹脂基體和纖維對(duì)碳纖維/環(huán)氧復(fù)合材料低溫微裂紋的影響。研究表明：基體性能和纖維拉伸模量對(duì)復(fù)合材料對(duì)低溫循環(huán)的響應(yīng)具有顯著作用。高的Tg和柔性連段的存在可以減少層合板的微裂紋。但是過多的柔性鏈段可能會(huì)導(dǎo)致樹脂強(qiáng)度降低、線脹系數(shù)增加（樹脂基體和纖維的線脹系數(shù)不一致性增加），從而導(dǎo)致低溫下微裂紋的增加。因此，為減少復(fù)合材料低溫微裂紋，樹脂基體的低溫韌性和強(qiáng)度需要協(xié)同提高。碳纖維模量的增加對(duì)應(yīng)著軸向線脹系數(shù)的增加。T300、T800H 和M35J 的拉伸模量分別是230、294 和343 GPa，對(duì)應(yīng)的纖維軸向線脹系數(shù)分別是-0.41、-0.56和-0.73 μm/（m·℃）。如圖3所示，含高模量碳纖維的復(fù)合材料更容易產(chǎn)生微裂紋。高的拉伸模量對(duì)應(yīng)于平行于碳纖維軸向的結(jié)晶基本平面的晶化和定向。這將增加碳纖維的軸向負(fù)線脹系數(shù)。當(dāng)溫度降低時(shí)，碳纖維在半徑方向收縮，沿軸向擴(kuò)展，而樹脂基體在各個(gè)方向均收縮。碳纖維和樹脂基體之間更大的線脹系數(shù)差別增加了低溫下熱應(yīng)力，導(dǎo)致微裂紋的增加。

2005年，美國NASA 蘭利研究中心的EDWARD H.GLAESSGEN 等人［11］研究了X-33 三明治夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料低溫貯箱在內(nèi)壓下失效的原因。作者通過典型層合板理論（CLT）給出了復(fù)合材料在低溫冷卻時(shí)的熱殘余應(yīng)力公式和橫向機(jī)械應(yīng)力公式，并計(jì)算出了X-33內(nèi)外蒙皮IM7/977-2層合板的橫向熱殘余應(yīng)力和橫向機(jī)械應(yīng)力，從而獲得了內(nèi)外蒙皮的總應(yīng)力值。作者計(jì)算得出：內(nèi)蒙皮中的應(yīng)力足以引起微裂紋的形成，而外蒙皮中的應(yīng)力則等于或小于微裂紋形成的門檻值。因此導(dǎo)致了液氫燃料滲過內(nèi)蒙皮進(jìn)入到蜂窩芯中。

圖3 復(fù)合材料層合板中微裂紋擴(kuò)展與低溫循環(huán)次數(shù)的關(guān)系Fig.3 Microcracking propagation with cryogenic cycling

3 復(fù)合材料低溫滲漏性能

2005年，美國佛羅里達(dá)大學(xué)的SUKJOO CHOI 博士［17］在其博士論文中系統(tǒng)研究了IM7/977-2 等復(fù)合材料層合板低溫下的內(nèi)部微應(yīng)力、橫向裂紋的斷裂韌性、滲漏性能等。作者通過微觀力學(xué)分析方法計(jì)算內(nèi)部微應(yīng)力來預(yù)測(cè)復(fù)合材料基體低溫（50 K）下裂紋的形成，作者通過分析預(yù)測(cè)：基體相的微應(yīng)力足以在復(fù)合材料中引發(fā)微裂紋。作者通過實(shí)驗(yàn)研究了（77～300 K）低溫循環(huán)對(duì)復(fù)合材料滲漏性能的影響。

2006年，美國空軍實(shí)驗(yàn)室等機(jī)構(gòu)的VERNON T.BECHEL 等人［18］研究了IM7/977-2、IM7/977-3、IM7/5250-4復(fù)合材料層合板在熱疲勞誘導(dǎo)下橫向微裂紋密度與滲漏性能之間的關(guān)系，還研究了-196～177 ℃、-196～12 ℃、-196 ℃～RT的不同的熱循環(huán)溫度和次數(shù)對(duì)復(fù)合材料室溫和低溫滲漏性能的影響。研究結(jié)果表明：［0/90］2S和［0/90/45/-45］S鋪層抑制滲漏的性能比［0/45/-45/90］S至少好100 個(gè)循環(huán)；熱循環(huán)最高溫度對(duì)橫向裂紋的形成、擴(kuò)展及最終滲漏通道的形成具有顯著影響；熱循環(huán)最高溫度越高，微裂紋密度越大，滲漏率越高。此外，還研究了熱循環(huán)次數(shù)、預(yù)浸料厚度、殘余應(yīng)力、鋪層方向?qū)?fù)合材料低溫微裂紋密度的影響。研究表明：減少鋪層的單層厚度30%可以延緩表面層微觀開裂最多200個(gè)循環(huán)，但是當(dāng)總的循環(huán)次數(shù)達(dá)到1000 個(gè)循環(huán)時(shí)，微裂紋數(shù)量趨向相當(dāng)。

同年，日本航天開發(fā)署航天技術(shù)研究所先進(jìn)復(fù)合材料中心的TOMOHIRO YOKOZEKI 等人［19］評(píng)估了裂紋角度對(duì)復(fù)合材料層合板（中模碳纖維增韌環(huán)氧體系IM600/133）氣體滲漏性能的影響。研究表明：更小的裂紋交叉角度可以在裂紋交叉處獲得更大的滲漏傳導(dǎo)系數(shù)。

此外，日本航天開發(fā)署結(jié)構(gòu)技術(shù)中心的HISASHI KUMAZAWA 等人［20］也于2006年采用十字形試樣研究了碳纖維復(fù)合材料層合板室溫下的損傷和滲漏性能。當(dāng)（0/0/90/90）s 長條形試樣施加0°方向拉伸載荷時(shí)，在230 MPa 時(shí)90°方向的基體開裂被引發(fā)。當(dāng)（0/0/90/90）s十字形試樣施加雙向拉伸載荷時(shí)，在300 MPa 時(shí)基體裂紋被引發(fā)，裂紋引發(fā)僅僅出現(xiàn)在90°鋪層中，而表面的0°鋪層中未出現(xiàn)裂紋引發(fā)。當(dāng)各個(gè)層中均出現(xiàn)損傷時(shí)，盡管0°鋪層和90°鋪層中的平均應(yīng)力幾乎相等，但是90°鋪層中的裂紋密度比0°鋪層中的多。當(dāng)（0/90/0/90）s 十字形試樣施加雙向拉伸載荷時(shí)，在450 MPa 時(shí)90°鋪層中基體裂紋被引發(fā)，而0°鋪層中微裂紋幾乎未發(fā)現(xiàn)。

兩種鋪層在單向和雙向應(yīng)力下，90°鋪層中的微裂紋引發(fā)對(duì)應(yīng)的應(yīng)變都低于0°鋪層。對(duì)于（0/90/0/90）s 鋪層，雙向應(yīng)力下的基體裂紋引發(fā)對(duì)應(yīng)的應(yīng)變低于單向應(yīng)力。（0/0/90/90）s 鋪層中的基體裂紋引發(fā)對(duì)應(yīng)的應(yīng)變值低于（0/90/0/90）s 鋪層。研究表明：層合板的單層厚度越薄，裂紋引發(fā)和損傷發(fā)展對(duì)應(yīng)的應(yīng)變?cè)礁摺?/p>

作者還研究了施加一定的最大應(yīng)變后，（0/0/90/90）s 和（0/90/0/90）s 層合板在不加載情況下的裂紋密度和滲漏發(fā)展情況。結(jié)果表明：（0/90/0/90）s 層合板比（0/0/90/90）s層合板具有更好的防滲漏性能。作者分析原因可能是：（1）薄單層比厚單層具有更大的裂紋抑制能力；（2）大量的0°和90°界面，導(dǎo)致0°和90°層基體裂紋的交叉，起到了滲漏通道“咽喉”的作用。

4 復(fù)合材料低溫微裂紋和滲漏失效模型

2001年，NASA 馬歇爾航天飛行中心的A.J.HODGE［15］嘗試了兩種方法來模擬微裂紋密度。一種是變分力學(xué)結(jié)合能量釋放率。另一種是剪切滯后模型結(jié)合能量釋放率（圖4）。兩者都得出了關(guān)于微裂紋密度和應(yīng)力的雙曲線三角函數(shù)。該函數(shù)關(guān)系對(duì)微裂紋起始的模擬不準(zhǔn)確，更適用于對(duì)微裂紋擴(kuò)展的模擬。剪切滯后/能量模型比變分力學(xué)/能量模型與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的吻合度更高?；诩羟袦?能量模型，橫向鋪層中的應(yīng)力分布可以描述為兩個(gè)微裂紋間距的函數(shù)。應(yīng)變能量可以用來預(yù)測(cè)微裂紋的形成。當(dāng)應(yīng)變能量釋放速率△G大于臨界應(yīng)變能量釋放速率G1C時(shí)，裂紋被引發(fā)。但是由于缺陷和復(fù)合材料性能的統(tǒng)計(jì)離散，裂紋起始的應(yīng)力比預(yù)測(cè)的要低。

對(duì)于X-33 復(fù)合材料液氫貯箱，如果其他參數(shù)是常數(shù)，臨界能量釋放速率與模量成反比。因此，當(dāng)冷卻到低溫時(shí)，模量增加，臨界能力釋放速率則降低。22、-196 和-253 ℃下IM7/977-2 的G1C值分別是231、160 和142 J/m2。IM7/977-2 層合板中微裂紋密度隨拉伸應(yīng)力的增加和溫度的降低而明顯增加。

圖4 剪切滯后模型Fig.4 Shear lag model

2004年，美國俄亥俄州大學(xué)SAMIT ROY 等人［21］評(píng)估了由橫向基體裂紋和分層形成的交互網(wǎng)絡(luò)通道（圖5）引起的滲漏。作者將一階剪切層合板理論應(yīng)用于5 層和3 層模型來預(yù)測(cè)分層裂紋開口距離。二維有限元分析證實(shí)了使用5 層和3 層模型得到的分層裂紋開口距離。作者使用適用于氣體通過多孔介質(zhì)的等溫粘性流動(dòng)的Darcy 定律發(fā)展了預(yù)測(cè)碳環(huán)氧復(fù)合材料滲漏性的數(shù)學(xué)模型。使用該模型可以通過給定的分層長度、裂紋密度和載荷情況來計(jì)算正交層合板的滲漏性。

圖5 兩個(gè)有分層的橫向裂紋相交位置處的滲漏通道Fig.5 Permeation path at overlap of two transverse cracks with delamination

2009年，日本東京大學(xué)和日本航天開發(fā)總署TOMOHIRO YOKOZEKI等人［22］開展了低溫貯箱含損傷復(fù)合材料（IM600/133）在加載下的滲漏性能試驗(yàn)評(píng)價(jià)。作者提出了缺陷誘導(dǎo)的低溫滲漏通道形成模型（圖6）。通過管形試樣滲漏測(cè)試，作者總結(jié)了復(fù)合材料低溫滲漏測(cè)試中臨界滲漏通道形成時(shí)的機(jī)械應(yīng)變水平，如表1所示。文中滲漏通道形成時(shí)對(duì)應(yīng)的滲漏率在10-5Pa·m3/s量級(jí)。

圖6 復(fù)合材料層合板中缺陷誘導(dǎo)的滲漏通道模型Fig.6 Damage-induced leak path in composite laminates

表1 低溫滲漏測(cè)試中滲漏通道形成時(shí)的機(jī)械應(yīng)變水平Tab.1 Applied mechanical strains when crucial leakage was observed during cryogenic permeation test

5 復(fù)合材料低溫防滲漏方法

5.1 樹脂基體分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及改性

1995～1998年，日本大阪大學(xué)的S.NISHIJIMA和T.OKADA［23-24］研究團(tuán)隊(duì)報(bào)道高分子交聯(lián)點(diǎn)間分子鏈段較長的環(huán)氧樹脂具有更好的低溫應(yīng)力松弛能力；作者采用分子設(shè)計(jì)的方法，用雙官能團(tuán)環(huán)氧對(duì)多官能團(tuán)環(huán)氧進(jìn)行改性或混合，由多官能團(tuán)環(huán)氧形成的三維高強(qiáng)分子鏈承擔(dān)外部載荷，由雙官能團(tuán)環(huán)氧形成的二維柔性分子鏈段松弛應(yīng)力集中，從而獲得了低溫下高斷裂韌性的環(huán)氧樹脂。

同時(shí)，該研究團(tuán)隊(duì)還通過二氧化硅雜化改性環(huán)氧樹脂，提高環(huán)氧樹脂分子結(jié)構(gòu)局部應(yīng)力松弛能力，使其液氦溫度下的斷裂韌性提高到原環(huán)氧樹脂的2.6倍。

2002年，美國華盛頓大學(xué)的J.C.SEFERIS［25］研究團(tuán)隊(duì)報(bào)道采用一定含量的層狀納米黏土Cloisite 25A 可以使碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的低溫微裂紋減少50%。2007年，美國NASA格倫研究中心的S.G.MILLER［26］等人報(bào)道采用有機(jī)改性層狀黏土Closite 30B 和硅酸鹽ODA 改性環(huán)氧樹脂，可以使樹脂線脹系數(shù)降低30%，韌性增加100%，從而使樹脂的滲漏性降低了70%。這是由于層狀納米黏土改性環(huán)氧樹脂的線脹系數(shù)減小，降低了樹脂基體與碳纖維的線脹系數(shù)差異，因而減小了低溫下的熱應(yīng)力。此外，由于流動(dòng)誘導(dǎo)的層狀黏土定向排列作用，由該改性樹脂纏繞制備的復(fù)合材料貯箱樣件氦滲漏率比常規(guī)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料制備的貯箱樣件減少了5倍。

2014年，美國密西西比州立大學(xué)的H.R.BROWN［27］等人報(bào)道添加一定含量的納米核殼橡膠增韌劑（MX960 或MX130），可以通過增加相界面，以增加二次開裂，提高對(duì)微裂紋的阻力，來提高環(huán)氧樹脂的低溫韌性。

5.2 超薄預(yù)浸料鋪層技術(shù)

2006年，美國空軍實(shí)驗(yàn)室、日本航天開發(fā)署結(jié)構(gòu)技術(shù)中心［18-19］等研究機(jī)構(gòu)報(bào)道采用超薄浸料鋪層技術(shù)，可以通過增長裂紋擴(kuò)展路徑，增加裂紋擴(kuò)展所需能量的方法，來提高復(fù)合材料抵抗低溫微裂紋的能力，從而提升復(fù)合材料低溫防滲漏性能。波音公司［12-13］在2011年9月起開始研制的大型復(fù)合材料貯箱中采用了超薄預(yù)浸料鋪層技術(shù)來增加復(fù)合材料貯箱的防滲漏性能。

5.3 鋪層角度優(yōu)化

2006年，日本航天開發(fā)署航天技術(shù)研究所先進(jìn)復(fù)合材料中心和日本航天開發(fā)署結(jié)構(gòu)技術(shù)中心［19-20］報(bào)道，通過增加0°和90°鋪層界面的方法，可以增加對(duì)基體裂紋的交叉“咽喉”作用，因此正交鋪層比小角度鋪層具有更好的防滲漏性能。

6 內(nèi)襯防滲漏技術(shù)

內(nèi)襯技術(shù)也是提高復(fù)合材料貯箱防滲漏性能的途徑之一。采用金屬內(nèi)襯將明顯減少甚至喪失減重效果，因此非金屬內(nèi)襯防滲漏技術(shù)是研究的重點(diǎn)。2001年，NASA 蘭利研究中心的BRIAN W.GRIMSLEY［28］等人研究將單層或多層聚合物薄膜插入復(fù)合材料內(nèi)蒙皮，或?qū)⑵涓采w在復(fù)合材料內(nèi)襯層表面，從而形成阻隔層，防止液氫燃料的滲漏。測(cè)試的薄膜包括：鋁化MylarTM薄膜、自金屬化聚酰亞胺薄膜、VectraTM薄膜、聚酰亞胺/納米黏土薄膜、含苯乙炔基的酰亞胺硅烷薄膜等。其中含苯乙炔基的酰亞胺硅烷和鋁化MylarTM滲透率較低，是最有前途的非金屬阻隔材料。但是如何提高薄膜粘結(jié)強(qiáng)度、防止分層，是這種技術(shù)方案面臨的問題。2004年，美國波音公司MICHAEL J.ROBINSON［29］等人研究了鋁箔、聚氟乙烯薄膜、乙烯醇薄膜、含氟聚合物、氟化聚氨酯涂層作為內(nèi)襯材料的防滲漏性能，結(jié)果顯示采用鋁箔內(nèi)襯的復(fù)合材料防滲漏性能最好，但是存在線脹系數(shù)與復(fù)合材料基板差別大、成型困難等問題。2011年，美國馬歇爾飛行中心的THOMAS DELAY［30］報(bào)道了混雜復(fù)合材料低溫貯箱結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由至少兩層不同種類的復(fù)合材料組成，內(nèi)層為芳綸纖維或PBO纖維增強(qiáng)聚氨酯復(fù)合材料，外層為T1000碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧復(fù)合材料，通過低溫下高韌性的內(nèi)層復(fù)合材料來有效抑制裂紋與滲漏。

7 結(jié)語

（1）大型復(fù)合材料低溫貯箱的研制成為低溫復(fù)合材料應(yīng)用研究的最新發(fā)現(xiàn)方向。

（2）樹脂基體的低溫韌性和強(qiáng)度需要協(xié)同提高，才能更好地減少復(fù)合材料的低溫微裂紋。

（3）選用低模量的碳纖維，可以減少復(fù)合材料的低溫微裂紋。

（4）復(fù)合材料冷熱循環(huán)的最高溫度越高，滲漏率越高。

（5）減小樹脂基體與碳纖維的線脹系數(shù)差別，提高樹脂基體局部應(yīng)力松弛能力，增加樹脂基體多相界面，可以提高復(fù)合材料低溫防滲漏性能。

（6）減少預(yù)浸料單層厚度可以延緩復(fù)合材料低溫下微裂紋的產(chǎn)生，降低復(fù)合材料低溫滲漏率。

（7）增大復(fù)合材料鋪層角度，可以降低復(fù)合材料低溫滲漏率。

（8）相關(guān)的模型已經(jīng)被發(fā)展來預(yù)測(cè)復(fù)合材料低溫微裂紋的擴(kuò)展和計(jì)算復(fù)合材料的滲漏性。

（9）復(fù)合材料臨界低溫滲漏通道形成時(shí)對(duì)應(yīng)的機(jī)械應(yīng)變水平的分析對(duì)工程應(yīng)用的意義重大。

（10）內(nèi)襯技術(shù)也是低溫復(fù)合材料防滲漏技術(shù)的發(fā)展方向之一。