随着航天事业的发展，各国对空间材料提出了越来越高的要求。复杂的空间环境对空间材料的影响和损伤是不可忽视的重要因素，它会直接影响航天器正常的运行、工作和在轨服役寿命。美国宇航局（NASA）及世界各国的航天机构都投入了大量资金和精力，利用各种手段和方法进行此方面的研究。

　　NASA提供的长期暴露试验装置（LDEF），为在空间进行试验并向地面实验室返回数据进行评估提供了一次独一无二的飞行机会。LDEF在1984年4月7日研制成功，1990年1月12日回收，在近地轨道环境下暴露了5年零9个月。对搭载的碳纤维增强环氧树脂复合材料试样空间暴露后的力学性能分析表明，断裂韧性明显下降，至少降低2倍，对弹性模量的影响也很大，拉伸、弯曲和层剪强度都有不同程度的降低。

　　利用SEM和XPS对碳纤维增强环氧树脂复合材料的表面分析表明，近地轨道暴露使环氧树脂基体和碳纤维发生了侵蚀（表面有变化：腐蚀、一些小裂纹）。经历了真空和温度循环但没有受紫外线和原子氧侵蚀的暴露试样最终拉伸强度和拉伸模量降低的最少。空间暴露后试样发生了明显的质量损失，但是有金属保护涂层的试样避免了质量损失。现有的化学分析手段未能检查出树脂基聚合物的分子结构发生了变化，但有析气现象发生，使试样的尺寸发生了很大变化。

　　俄罗斯空间搭载试验也得到了类似的结果。空间站的轨道高度为300~400km，环境温度-90~150℃，暴露时间300天。用光学显微镜和扫描电镜观察碳纤维增强环氧树脂复合材料试样表面，可以看到纤维的剥落和基体树脂的破坏。经过暴露后试样发生了明显的质量损失，尺寸有变化，但也无法确定树脂基体的分子结构是否发生了变化。有保护层试样暴露后的力学性能下降程度要小于无保护层试样。

　　由此可见，空间环境因素对碳纤维增强环氧树脂复合材料有着明显的破坏作用，使力学性能下降、组织形貌破坏，产生质量损失、尺寸发生变化等。虽然金属保护层对碳纤维增强环氧树脂复合材料起到一定的保护作用，但这不是根本的解决办法。金属保护层增加了工艺的复杂性和卫星的整体重量，有必要从材料自身去克服上述影响。

　　试验证明，添加纳米材料能有效的提高材料的抗辐照能力。我们采用适当的工艺向碳纤维增强环氧树脂复合材料中添加适量的纳米材料，利用真空紫外辐照模拟设备和质子加速器对材料进行辐照，得到了比较满意的试验结果。

　　通过模拟真空紫外线辐照一年时碳纤维增强环氧树脂复合材料的质量损失。可见加入纳米材料后，碳纤维增强环氧树脂复合材料的质损明显减少。通过光学显微镜和SEM观察辐照后的试样表面发现，未加纳米的复合材料纤维和基体表面有明显的破损，而加纳米的复合材料表面几乎没有变化。

　　质子辐照的结果也基本类似，只是对纤维和基体的破坏程度没有真空紫外线严重。这说明纳米材料有效地提高了碳纤维增强环氧树脂复合材料的抗辐照性能。这为进一步研究新型碳纤维增强环氧树脂复合材料，并开拓其在空间领域的应用潜力提供了依据。空间环境因素的复杂性使得我们必须深入研究碳纤维增强环氧树脂复合材料在空间环境因素下的性能演化规律和破坏机制，以及纳米材料对碳纤维增强环氧树脂复合材料的增强机制，以便为航天器材料的设计、选择和制造提供参考依据。

　　阅读延伸：《碳纤维复合材料在空间光学结构上的应用》