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燃料贮箱作为航天器低温推进系统中所占重量和体积最大的部件,其轻量化水平决定着航天器的主要性能指标。发展复合材料燃料贮箱是未来航天器低温推挤系统研究的重要方向。复合材料贮箱的研制涉及到多项关键技术。贮箱的无损检测与健康监测技术便是其中的重要内容。为了保障复合材料贮箱的安全使用和考虑到燃料渗漏带来的危害性,需要进一步完善其无损检测与健康监测技术。层状纳米材料包括石墨烯、过渡金属二硫化物、过渡金属氧化物等优异的光、电、力学等特性,使得它们具备了广泛的潜在应用前景。世界范围内也掀起了层状纳米材料的研究热潮。在复合材料方面,层状纳米材料已可以用于导电、导热、耐磨、吸波复合材料等。进一步探究层状纳米材料在复合材料方面的应用,是复合材料研究的一大热点。本论文针对复合材料贮箱研发过程中的渗漏监测和应变无损检测两大关键问题,从MoO3和MoS2这两种层状钼化合物出发开展探索研究。针对液氢燃料贮箱潜在的H2渗漏问题,制备了MoO3-x量子点和Pd/MoO3纳米复合材料这两种H2气敏材料,研究了它们在室温下的H2气敏性能,阐述了气敏性能提升机理,并指出了这两种气敏材料未来在复合材料液氢贮箱渗漏检测方面的应用前景。针对复合材料的无损应变检测问题,制备了超薄MoS2纳米片及其树脂基复合材料,研究了单轴拉伸作用下复合材料中MoS2纳米片的特征Raman峰随基体应变的迁移特性,指出了其在复合材料构件无损应变传感方面的应用前景。依据减小气敏材料晶粒尺寸可显著提升气敏性能的原理,本论文首先通过插层热剥离和光化学方法将层状MoO3块体材料剥离制备成其相应的MoO3-x量子点纳米颗粒,然后以该量子点作为H2气敏材料,研究了室温下的H2气敏传感性能。插层热剥离方法通过氢键作用将正丁胺插入MoO3层间,利用高温下正丁胺热分解产生的瞬时高压将MoO3片层有效剥离,同时在片层结构中引入缺陷,通过超声作用进一步分散制得量子点。光化学法利用UV光照下溶液中H+插层导致的片层晶格扭曲和光空穴积聚导致的光腐蚀作用刻蚀MoO3纳米片,制备相应量子点。平均粒径为3.8nm的MoO3-x量子点在室温下对于1000 ppm浓度H2气体的传感灵敏度为9.02,响应和回复时间分别为64s和71s,较MoO3纳米片薄膜的气敏性能显著提升。依据贵金属Pd对H2的解离吸附作用可有效提升气敏传感性能的原理,分别通过光化学还原法和原位还原法制备了Pd纳米颗粒修饰MoO3纳米片复合材料,并研究了该纳米复合材料的室温H2气敏性能。光化学还原法可以有效将Pd纳米颗粒修饰在MoO3纳米片表面,而且以其制备的Pd纳米颗粒较原位还原法修饰的Pd纳米颗粒尺寸更为均匀,也更易通过调整光照时间来调控Pd纳米粒子的尺寸。Pd/MoO3纳米复合材料在室温下对1000 ppm浓度的H2气体的传感灵敏度为12.48,响应时间为24s。另外,该纳米复合材料在H2环境下重复变色效果显著。未来,可进一步利于该纳米复合材料的光学信号进行H2气敏传感,利于复合材料液氢贮箱的渗漏检测。依据外力作用下MoS2纳米片的Raman特征峰位可发生迁移的特性,首先高效制备了MoS2纳米片,然后将其添加进树脂中制备复合材料薄膜,研究单轴拉伸下复合材料薄膜中MoS2纳米片的Raman特征峰偏移来反馈复合材料轴向应变。液相剥离法虽可以大量制备MoS2纳米片,但是以其制得的纳米片尺寸和厚度可控性稍差。而通过调控氧化剂用量,可以将液相剥离的MoS2纳米片进一步化学剥离,制得超薄的纳米片。将化学剥离的MoS2纳米片与PDMS复合,制备复合材料。在单轴拉伸作用下,复合材料中的纳米片的Raman特征峰可以发生显著的偏移,且夹层沉积的纳米片较表层沉积的纳米片的特征峰应变迁移率更大,E12g峰的迁移率为-0.64 cm-1/%,而A1g峰的迁移率为0.17cm-1/%,说明在夹层沉积复合方式下基体与纳米片的界面结合更强。MoS2纳米片应变下的特征峰位迁移有望用于复合材料贮箱的无损应变传感。