题目：湿热环境对夹层结构复合材料性能的影响

低介质损耗夹层结构复合材料常用于制备飞机雷达天线罩，而航空器经历的飞行环境会发生温度和湿度的周期性改变，在飞行器的服役期间会经历成千上万次这种循环老化过程。对于低介质损耗夹层复合材料，湿热环境会对其造成一定的影响，这会改变其介电性能，而影响其在作为雷达天线罩材料中的实际应用，这就使得研究湿热环境对夹层结构复合材料性能的影响具有很强的实际意义。本研究中，研究了三种不同类型的Nomex/环氧树脂夹层复合材料、两种面板不同的PMI泡沫/环氧树脂夹层复合材料、Nomex/氰酸酯树脂夹层复合材料在湿热处理前后力学性能及介电性能的变化规律。首先，对不同类型的夹层复合材料进行了湿热处理，测定夹层材料、面板以及芯材的饱和吸湿曲线；并对夹层材料进行了不同时间的湿热循环处理，测定了夹层材料的吸湿-脱湿曲线。对Nomex/环氧树脂夹层复合材料，通过利用面板及芯材各自的饱和稀释率对夹层材料整体的饱和稀释率进行了理论计算；计算结果表明，通过面板及芯材各自的饱和稀释率计算得到的夹层材料的饱和稀释率要近似等于实验测试得到的夹层材料的饱和稀释率。研究中，对湿热处理前后的复合材料试样进行了力学性能的测试，包括长梁弯曲、短梁弯曲以及压缩实验，研究了湿热处理时间对于夹层材料力学性能的影响规律，对比了不同材料体系以及相同材料，不同芯材密度对夹层结构复合材料力学性能耐湿热性的影响。实验结果表明，湿热环境会对夹层复合材料试样的面板强度、芯材剪切与压缩强度造成不同程度的负面影响；且在湿热处理前期，夹层材料力学性能下降的幅度比较明显，而在湿热处理后期，力学性能随着湿热处理时间的增加不再发生明显变化。不同类型夹层复合材料中，Nomex/氰酸脂树脂夹层复合材料的力学性能耐湿热性要高于Nomex/环氧树脂夹层复合材料，这主要是由于其面板基体树脂为氰酸脂树脂，其更好的耐湿热性带给整个夹层结构更好的保护。其次，测试了不同类型夹层复合材料及组成面板与芯材在湿热处理前后的损耗角正切及介电常数，并分析了各种类型夹层复合材料的不同部分对其介电性能的影响，以及对夹层复合材料介电性能耐湿热性的影响。结果表明，湿热环境会对不同材料的介电性能产生不同的影响。PMI泡沫/环氧树脂夹层复合材料的介电性能及耐湿热性能均好于Nomex/环氧树脂夹层复合材料；而Nomex/氰酸脂树脂夹层复合材料虽然本身介电常数较大，但经过湿热处理后，其介电性能的保持率很高，具有很好的介电性能和耐湿热性能。最后，利用古尼耶夫公式对夹层复合材料力学性能随着湿热处理时间的变化规律进行了拟合计算。拟合结果表明，PMI泡沫/环氧树脂夹层复合材料芯材压缩强度随着湿热处理时间的变化规律能够很好的符合古尼耶夫公式；而Nomex/环氧树脂夹层复合材料、Nomex/氰酸酯树脂夹层复合材料面板剪切强度及芯材压缩强度的拟合效果虽然不如PMI泡沫/环氧树脂夹层复合材料，但将通过拟合公式计算得到的面板剪切强度及芯材压缩强度预测值与实验实测值进行对比验证，结果表明计算预测值与实测值之间的相对误差在可接受的范围之内。