太阳能无人机结构用碳纤维增强复合材料的酸雨老化研究

摘要整理

本研究旨在探讨太阳能无人机结构用碳纤维增强复合材料（CFRP）在酸雨环境下的性能衰退机制，为太阳能无人机结构设计提供参考。根据太阳能无人机实际工作条件设计老化试验方案，将复合材料分别在60°C条件下连续浸泡于去离子水和pH为2.0的酸性溶液中。通过三点弯曲试验研究复合材料的力学性能。结果表明，120 d老化试验后，复合材料在两种条件下表现出不同特征：湿热条件下，复合材料最终达到平衡吸水率1.07%，弯曲强度下降8.77%；酸性条件下，复合材料在试验后期偏离Fick扩散规律，最终吸水率达2.88%，弯曲强度下降26.43%。通过分析多种典型经验模型，采用以吸水率为主要变量的双曲正切函数经验模型预测CFRP弯曲强度衰退过程，获得良好预测效果。利用扫描电镜（SEM）观察老化条件对复合材料微观结构的影响，分析了复合材料的老化机制。聚合物基体腐蚀和纤维/基体界面脱粘是复合材料性能衰退的根本原因。

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