日本三菱化学公司高性能碳纤维的典型应用实例（二）：卫星航天器领域-军工资源网—

日本三菱化学公司高性能碳纤维的典型应用实例（二）：卫星航天器领域

军工资源网 2022年05月13日

碳纤维复合材料（carbon fiber reinforced polymer,CFRP）是航天领域较为常见的材料，与航空飞机领域相比，航天领域对于减重、轻量化的需求更为迫切。

在航天领域，CFRP可以用于人造卫星、火箭、航天飞机等众多领域，本文中将主要介绍CFRP在卫星航天器领域的典型应用及示例。

CFRP是航天工业发展所必不可少的关键材料，其优异的高比强度、高比弹性模量以及即使在温度变化极大的环境中也能保持持续的高尺寸稳定性，从而使得深空领域的高精度观测成为可能。此外，凭借碳纤维的高弹性模量和强度，可以设计轻量化构件，从而降低发射成本和能量。

在通常情况下，碳纤维的热膨胀系数较低，约为金属的1/10，因此在温度交变环境下具有很高的尺寸稳定性。对于高性能碳纤维而言，通常碳纤维的拉伸模量越高，其导热性能就越好，如聚丙烯腈基高模量碳纤维、高性能沥青基碳纤维的热膨胀系数甚至可以为负数。

通过使用具有负热膨胀系数的高模量碳纤维尤其是高性能沥青基高模量碳纤维，可以设计出具有零热膨胀系数的复合材料结构件。大量的发射记录表明，即使在太空恶劣的辐射环境下，CFRP也能表现出稳定的性能。

利用三菱公司K13C2U型沥青基高性能碳纤维（纤维拉伸模量为900GPa）的负热膨胀系数特性，通过平衡树脂的正热膨胀系数实现了“零CTE”。该部件用于太阳观测卫星，作为光学设备的支撑部件，有助于高精度观测。