為驗證聚合物基體在真空環(huán)境產(chǎn)生的逸氣效應(yīng)對復(fù)合材料尺寸穩(wěn)定性的影響，對環(huán)氧樹脂和氰酸脂兩種基體的碳纖維復(fù)合材料的真空逸氣性能進(jìn)行了試驗研究。首先從理論上分析了膨脹系數(shù)與逸氣系數(shù)之間的關(guān)系，獲得了二者尺寸穩(wěn)定性存在差異的理論依據(jù)。然后設(shè)計了能夠精確測量尺寸和質(zhì)量變化的試驗組件，按照衛(wèi)星環(huán)境試驗條件對多組試驗組件進(jìn)行了3輪真空試驗，精確測量了試驗前后試驗組件的尺寸和質(zhì)量。試驗結(jié)果表明：環(huán)氧樹脂基體和氰酸脂基體的復(fù)合材料質(zhì)損率(TML)分別為0.033%～0. 06%和0.014%～0.029%;環(huán)氧樹脂基體和氰酸脂基體的復(fù)合材料尺寸變化量分別為2～8 Vm和1～3 lum。另外，環(huán)氧樹脂基試件的質(zhì)量變化約為氰酸脂基的2倍，說明兩種材料在真空環(huán)境下的尺寸穩(wěn)定性有差異。
空間科學(xué)作為人類認(rèn)識自然最前沿的科學(xué)領(lǐng)域之一，已經(jīng)成為各科技大國競相追逐的目標(biāo)，而空間相機(jī)是偵測和探索空間科學(xué)最重要的載荷之一。在空間相機(jī)領(lǐng)域，人們追求更高的分辨率、更大的覆寬、更廣的視場角，導(dǎo)致空間相機(jī)向著長焦距、大口徑、大曲率半徑的方向發(fā)展，也使得相機(jī)的體量越來越大。同時空間相機(jī)又對光學(xué)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有著越來越高的要求，這就給空間相機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計、選材帶來了極大的困難。為減輕相機(jī)質(zhì)量的同時保證相機(jī)的穩(wěn)定性，長焦距空間相機(jī)常采用桁架結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，由于碳纖維復(fù)合材料具有較高的比剛度、接近零的熱膨脹系數(shù)等優(yōu)勢，越來越多的被應(yīng)用于空間相機(jī)中。作為主要的支撐材料，碳纖維復(fù)合材料在真空環(huán)境中的尺寸穩(wěn)定性對整個系統(tǒng)的穩(wěn)定起著至關(guān)重要的作用。
本文開展了真空逸氣對碳纖維復(fù)合材料尺寸穩(wěn)定性影響的研究。針對以氰酸脂、環(huán)氧樹脂為基體的兩種復(fù)合材料在常壓和真空兩種環(huán)境下質(zhì)量和尺寸的變化進(jìn)行反復(fù)試驗，驗證了兩種不同基體的復(fù)合材料吸氣、逸氣對尺寸穩(wěn)定性的影響，并通過對兩種材料試驗數(shù)據(jù)的對比，說明兩種材料在真空環(huán)境下對尺寸穩(wěn)定性影響方面的差異。
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真空逸氣對復(fù)合材料尺寸穩(wěn)定性的影響.pdf
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