碳纤维复合材料具有比重小、强度和模量高、抗振动性能好、尺寸稳定性好等优点，按等代结构设计可比铝合金减重达40%左右。常用的准各向同性结构的T300碳纤维复合材料结构件的模量只能达到铝合金材料的水平。根据某一碳纤维复合材料构件纵向模量要求大于100GPa，达到金属基复合材料的水平，横向模量达到铝合金的水平的要求，我们试验研究了M40J高模量碳纤维增强环氧树脂基复合材料，现对M40J/601高模量碳纤维复合材料的性能作一总结。

　　高模量碳纤维十多年来在卫星领域得到广泛应用，如卫星结构的波纹承力筒、夹层结构板、太阳电池阵基板、连接架、加筋壳、珩架结构等。通过对比M4OJ高模量碳纤维和T300碳纤维复丝的性能可以看出：

　　M40J高模量碳纤维具有很高的模量，其碳纤维模量可达到380GPa，它比T300碳纤维的模量高61%左右，从实际碳纤维复验的结果看，M40J纤维模量值为354GPa，比T300纤维模量高63.9%，拉伸模量复验结果均为表观模量（Ea）值，比厂家报道的拉伸模量低6%左右；M40]高模量碳纤维具有很高的强度，其碳纤维强度可达到3880MPa，它比TB00碳纤维强度高23%左右；M40J高模量碳纤维的断裂伸长率为1.2%，比T300碳纤维低24%。

　　通过测试其复合材料的性能参数对比可知，M40J高模量碳纤维单向板的拉伸和压缩模量为220-225GPa，比T300碳纤维单向板的拉伸和压缩模量高62%-63%；M40J高模量碳纤维单向板的0°拉伸强度比T300碳纤维单向板略高；M40J高模量碳纤维单向板的0°压缩强度比拉伸强度低30%；

　　M40]高模量碳纤维单向板的层间剪切强度为76MPa，比T300碳纤维单向板低30%左右，对于M40J高模量碳纤维，纤维模量增加，制成的单向板层间强度会有所降低；M40J高模量碳纤维单向板与T300碳纤维单向板的主泊松比、平面剪切模量和90°的拉伸、压缩、弯曲模量值均比较一致。

　　M40J复合材料层合板的纵向拉伸和压缩模量为107-111GPa，横向拉伸和压缩模量为84.7GPa，均满足了纵向模量要求大于100GPa，达到金属基复合材料的水平，横向模量达到铝合金的水平的要求；对于铺层和厚度均接近的结构件，当采用M40J高模量碳纤维代替T300碳纤维时，能够使结构件的纵向和横向的拉伸、压缩和弯曲模量提高30%以上，拉伸和弯曲强度值也有明显提高；

　　M40J碳纤维代替T300碳纤维后，因前者单向板的压缩强度比T300碳纤维单向板的压缩强度值低，造成层合板的纵向和横向的压缩强度降低20%-40%；以单向板和±45层合板的性能数据来理论计算层合板的性能，模量计算值和实际试验值基本一致。

　　M40J高模量碳纤维既有M40碳纤维的高模量，又有T300碳纤维的高强度和高伸长率，是一种性能优异的碳纤维材料。通过合理的结构设计、铺层设计和产品研制工作，是非常适合开发出各种具有高承载能力的宇航结构部件。

　　阅读延伸：《M40碳纤维卫星承力筒研制技术》