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随着航空航天工业和国防工业的发展,传统的抗辐射材料逐步被淘汰。碳纤维增强环氧树脂复合材料(CF/EP)具有高强度、抗疲劳、耐辐射等优异性能,被广泛应用。CF/EP是三相结构,复合材料的性能也是由碳纤维、树脂基体和界面三相共同决定。由于Y射线携带巨大能量,比较具有代表性,会对复合材料的结构与性能产生巨大影响,因此选择γ射线作为辐照条件。γ射线是电磁波的一种,会对复合材料基体和界面造成损伤。碳纳米管(CNTs)具有非凡性能,例如耐高温、抗辐射性能等。为抵抗γ射线对CF/EP的损伤,本课题采用电泳沉积和超声共混的方式,将CNTs引入复合材料界面区域和基体中。通过基体改性、界面改性、基体和界面联合改性制备复合材料(简称CF/EP-CNTs、CF-CNTs/EP和CF-CNTs/EP-CNTs),进行剂量为OMGy、2MGy、7MGy和 20MGy的辐照。进一步探究复合材料辐照前后的力学、热学、耐疲劳等性能,揭示γ辐照和CNTs对复合材料的影响。采用弯曲强度、层间剪切强度、耐疲劳性能、内部损伤探测等测试,研究CNTs对复合材料力学性能的影响。发现同种复合材料,随辐照剂量的增加,力学性能先增加后减小;同种辐照剂量下,CF/EP-CNTs、CF-CNTs/EP和CF-CNTs/EP-CNTs相对于CF/EP的弯曲强度、弯曲模量、层间剪切强度、疲劳剩余强度保持率等均是增加的,其中CF-CNTs/EP-CNTs最为明显,在OMGy、2MGy、7MGy和20MGy剂量辐照下,弯曲强度分别提升42.90%,40.91%,38.53%,15.28%,弯曲模量分别提升58.64%,62.87%,55.33%,5.67%,层间剪切强度提升42.8%,39.3%,24.6%,6.0%,疲劳剩余强度保持率分别是92.9%,94.5%,91.7%,88.8%。采用动态热机械性能测试复合材料发现,同一种辐照剂量下,CF/EP-CNTs、CF-CNTs/EP和CF-CNTs/EP-CNTs相对于CF/EP的储能模量(E’)逐步增加。同一种复合材料,随着辐照剂量的增加,E’先增加后减小,而且受到γ射线辐照后,在测试加热的过程中E’不断上升,达到最大值后下降,出现二次固化现象。为了解CNTs增强复合材料抗辐射性能机制,采用X射线光电子能谱,超声C扫描,扫描电镜和裂纹传播路径的模拟,对复合材料分析发现,γ射线对复合材料性能有促进和损伤的双重作用;CNTs的添加,增强复合材料的交联密度,形成无数的微型界面,增强界面处的化学键合,提升抗辐射性能。CNTs在基体中和界面区域协同增强复合材料的抗辐射性能效果最佳。