高压储氢复合材料：多尺度表征与力学性能综述

摘要整理

本文系统综述了高压储氢技术中复合材料的应用，重点关注汽车领域IV型储氢罐的设计与性能。IV型储氢罐采用聚合物内衬全包裹碳纤维增强复合材料（CFRP）的结构，能够实现高压密闭同时保持轻量化特性。研究采用红外热成像、X射线断层扫描、声发射和数字图像相关等先进多尺度表征技术，深入分析了层合复合材料在冲击和循环加载条件下的力学行为与损伤机制。重点探讨了基体开裂、纤维断裂和分层等关键失效模式的演化规律及其对结构完整性的影响。同时评估了动态加载后的残余性能，为实际工况下的长期服役性能提供了科学依据。研究表明，高压储氢过程中快速升温可能导致储氢罐内部温度急剧上升，引发储氢量下降、罐壁损伤和安全隐患。通过建立从宏观到微观的多尺度耦合模型，可以精准预测复合材料的服役行为，为储氢系统的优化设计和耐久性评估提供指导。本综述强调了多尺度表征与建模对于提升高压储氢系统安全性和可靠性的重要意义，为汽车领域清洁能源转型提供了技术支撑。

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