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碳纖維復合材料相較于金屬鈑金材料，其在耐腐蝕、耐疲勞、比強 度、比模量等方面的優(yōu)勢碳纖維復合材料因其優(yōu)異的力學性能，在航大航空、汽車、新能源、軍事、工業(yè)等領域具有越來越多的應用。但其設計影響因素較多，如在疲勞載荷作用下發(fā)生微小裂紋，疲勞斷裂等，其失效形式較為復雜，通常復合材料斷裂是從基體開始的，然后擴展到界面，其失效的形式和實際載荷多種多樣。
在1970年代和80年代早期研發(fā)的各種軍用飛機(如F-16, F-15和F/A-18的設計和開發(fā)過程中，并沒有對復合材料特定損傷公差的要求和設計標準。雖然早期碳纖維材料顯著節(jié)約了重量，增強了耐腐蝕性能，但復合材料層間抗疲勞損傷和裂紋并不理想。高損傷阻抗、高抗疲勞及彈擊損傷容限等都是飛機等高強度碳纖維結構件所需要的特性。
雖然碳纖維本身韌性很好，但是目前的復合材料在使用過程中因不斷運動，部分機械部件可能會疲勞失效，并且由于材料的本身性質不同，我們無法對每個材料都作出幾何學上的描述。
如在濕熱的條件環(huán)境下，復合材料的疲勞性能與常溫下的溫度和濕度有很多的區(qū)別，因為，復合材料的疲勞性能依賴于環(huán)境，復合材料中的基體不僅對溫度敏感，而且極易吸收環(huán)境周圍中的水分。
另外復合材料本身具有優(yōu)越的拉伸疲勞特性，但與金屬有著本質的區(qū)別，壓縮荷載對金屬結構的疲勞裂紋起到閉合作用，而復合材料在壓縮荷載的作用下，疲勞壽命明顯降低，疲勞壽命的分散度遠大于金屬材料，不能采用以上方法進行研究。
由于碳纖維復合材料其疲勞失效形式具有復雜性，其影響因素不僅有復合材料本身層疊成形的原因，同時其疲勞性能也受制于復合材料鋪層方向與載荷方向的角度。80年后各國開啟了對碳纖維在環(huán)氧樹脂基中的層間抗疲勞損傷和裂紋的測試和研究。
其中有代表性的如大連義邦Xantu. Layr納米纖維膜層間增韌膜，是提升復合材料抗疲勞損傷和裂紋而研發(fā)的一款樹脂增韌材料，通過在預浸料層間增加熱塑性納米纖維膜從微觀提高樹脂韌性，沖擊或壓縮后吸收裂紋能量。千米長的納米纖維通過靜電紡，具有巨大的表面積，如同壁虎觸角，在預浸料上下層樹脂間，充當脆性樹脂基體的納米級增強物質，最終形成更堅韌的樹脂，增加了裂紋擴展所需的能量。
當今的現(xiàn)代戰(zhàn)斗機在飛行的關鍵主要結構中含有很高比例的先進復合材料，例如B-2隱形轟炸機、F-22先進戰(zhàn)術戰(zhàn)斗機、F-117A和V-22旋翼直升機等。隨著當今碳纖維及復合材料廣泛應用，民用市場也在不斷壯大，如高端汽車、競技自行車等都在因材料和技術不斷更新迭代而獲得更多的創(chuàng)新可能。
本文意在傳播新材料資訊，文中圖片來自網(wǎng)絡。
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