武汉理工大学自主创新研究基金项目
申请书
(本科生类，2011版)
武汉理工大学
2011年4月
武汉理工大学自主创新研究基金项目申请书(本科生类2011版) 版本1.00
填写说明
1、填写申请书前，请认真阅读《武汉理工大学自主创新研究基金管理暂行办法(校科字〔2009〕7号》和相关实施细则。
2、申请书各项内容要实事求是，逐条认真填写。请严格按照要求填写申请书，形式审查不合格项目申请视为无效申请。
3、申请书包括五个部分：一、基本信息表(申请人信息、项目信息)，二、项目组主要成员表，三、经费申请表，四、报告正文，五、签字盖章页。其中前三个部分的信息将进入学校数据库。
4、本申请书(Word文档)中内嵌了应用程序(“宏”)，以辅助申请人填写前三部分，检查填写完毕后的文档并作保护。1
为必填项。2)在第三部分(经费申请表)中，只需填写年度经费预算下三年各8项预算经费，其他结果将被自动算出。
5、可直接在本申请书中填写第四部分(报告正文);建议在其它Word文档中编辑完毕后，再复制到
6/团委指定的项目编号。点击申请书首正可能出现的错误或遗漏。通过检查后，将提示您补充申请书首页上即将显示出的部分关键信息(如项目类型、项目子类、申请日期等)，自动保护文档并将其样式设置为适合打印与提交样式。
7、保护后的申请书可以再次编辑，每次保护后版本号会递增。
8、申请书为A4开本，于左侧装订成册，双面打印。需向教务处/团委报送一份申请书原件(有关各方签字、签署意见并签章后，由学院统一报送)。
9、填报申请书的详细说明，请参考《自主创新基金项目申请书使用说明(本科生类)》。 1
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一、 基本信息
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二、 项目主要成员
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三、 经费申请表
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四、 报告正文
1、项目背景及研究意义
项目背景：
纤维增强聚合物基复合材料(FRP)具有轻质高强、导热系数低、优异的断裂韧性以及灵活的可设计性等优点，在航空、航天、太空工程、低温工程等领域得到了越来越广泛的应用。在低温工程方面，FRP 已成为低温工程中结构绝热材料的首选。对FRP 静态载荷条件下的绝热、绝缘和结构支撑领域的应用研究已经展开，并取得了一些成果。然而，随着低温技术和低温工程应用研究的迅速发展，迫切需要对FRP承受动态载荷的性能特点进行研究，探索复合材料低温疲劳特性，满足新型装备使用要求的同时保障低温系统的安全性。例如高温超导电机，工作温度在20K以下，而舰船和潜艇的动力推进系统处于高温区(常温区~373K)，要使高温超导电机产生的效能转化为舰船等的推动力，在进行动力传输的同时，必须解决高低温动力传输连接之间的绝热问题。FRP具有导热系数低(玻璃纤维聚合物基复合材料为0.3W/m〃K)、结构强度高，是实现高温超导电机动力从低温区向高温区传递的最佳方案。采用这种材料制作高温超导电机电力推进系统的联轴器不用增加庞大笨重的制冷设备，提高了超导电机的效率和舰船的先进武器装备装载能力。美国新型高温超导电机推进系统就是采用高性能、耐低温聚合物基复合材料用作其传动轴，同时解决”漏热”和动力传输的难题。
研究意义：
本项目的研究，不仅可以为环氧树脂的增韧改性提供新的思路，还可以为聚合物基复合材料结构和设计积累数据，扩大聚合物基复合材料的应用领域提供理论和实践支持，具有重要的理论和实践意义。
2、项目研究目标、研究内容和拟解决的关键问题
研究目标：
探索聚合物基复合材料的低温疲劳特性，建立复合材料低温疲劳性能与树脂基体分子结构的关系及测试评价方法。
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研究内容：
环氧树脂及复合材料低温疲劳特性评价
首先，在低温环境中测试不同侧链长度的环氧树脂经过动态周期应力作用后的剩余强度和剩余模量，探索侧链长度对环氧树脂低温韧性的影响;其次，测试有缺口损伤和无缺口损伤复合材料经过动态周期应力作用后的剩余强度和剩余模量，研究环氧树脂分子结构、纤维铺层、试件损伤等对复合材料低温疲劳性能的影响，评价聚醚侧链环氧树脂的增韧效果，初步建立复合材料低温疲劳寿命的预测模型。
关键问题：
复合材料低温疲劳特性研究表明，聚合物基复合材料的疲劳性能决定于环氧树脂基体的性能，即纤维和树脂基体是材料疲劳性能的最主要影响因素。
环氧树脂分子结构对复合材料低温疲劳特性影响的测试评价方法的确定及复合材料疲劳寿命预测理论模型的建立。
3、项目研究的实施方案及拟采取的研究方法和技术路线
低温环境下，研究环氧树脂分子结构、纤维的铺层、有无缺口损伤对复合材料经过一定次数的周期应力后剩余强度和剩余模量的影响，评价环氧树脂的增韧效果，揭示复合材料低温疲劳特性与结构关系的本质，建立复合材料低温寿命预测理论模型。同时，总结研究成果撰写结题报告。
在一定的低温下，测试改性环氧树脂复合材料试样经过一定的动态疲劳后的剩余强度和剩余模量，研究树脂柔性侧链结构、纤维铺层、有无缺口的影响，评价环氧树脂的增韧效果并揭示复合材料低温疲劳性能的影响因素，建立复合材料低温疲劳寿命预测的理论模型。
4、项目的可行性分析
树脂基体二维结构和增加交联点之间的分子量可有效地提高低温下树脂的断裂韧性，但树脂的强度和模量下降20~30%或更多。而低温结构用复合材料树脂基体必须低温韧性好、 6
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强度及模量高。因此，对环氧树脂进行改性的要求是保持树脂基体的强度和模量变化不大的同时提高韧性，同时还必须环氧树脂低粘度及良好的工艺性。如果在环氧树脂的分子结构中引入韧性侧链，当树脂固化时，主链中环氧基团发生交联反应，交联点的距离改变不大，这样就可以保持树脂强度和模量，而柔性侧链提高聚合物的低温韧性。
本项目拟通过双酚A型环氧树脂分子链上仲羟基的反应活性，通过异氰酸酯(TDI)将不同分子链长的聚醚引入到环氧树脂中，合成含有聚醚柔性侧链的高韧性环氧树脂。通过纤维铺层设计制备复合材料，并制造试样损伤，测试复合材料在低温环境中经过周期应力作用后的剩余强度和模量，研究改性环氧树脂分子结构对复合材料低温疲劳性能的影响，评价环氧树脂增韧效果，探索复合材料低温疲劳寿命的评价及预测模。
5、项目的创新之处(50字以内)
1.本课题提出利用双酚A环氧树脂主链上羟基的反应活性把长的聚醚链段引入到环氧树脂分子结构上，达到提高环氧树脂韧性而不降低树脂固化物的强度和模量，是现有环氧树脂增韧方法的技术创新。
2.本课题复合材料低温疲劳特性研究是对复合材料疲劳寿命理论的完善
6、项目预期成果
1.通过甲苯2,4二异氰酸酯(TDI)作为交联剂分别和不同分子量聚二乙醇单甲醚(mPEG)及双酚A型环氧树脂分子链上仲羟基反应，在环氧树脂上引入柔性聚醚侧链增韧改性环氧树脂，制备出低温韧性优异、强度和模量高的环氧树脂;
2.从分子结构上建立柔性侧链环氧树脂增韧的理论模型及对复合材料低温疲劳特性影响的微观解释。
3. 公开发表1-2篇学术论文。
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五、 签字盖章页
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