在航天领域，芳纶纤维/树脂基复合材料凭借其高比强度、高比模量及耐腐蚀等特性，成为制造卫星结构件、火箭壳体等关键部件的首选材料。然而，航天器在服役过程中需长期承受极端温度波动、复杂机械载荷、高湿度及宇宙辐射等多维耦合环境的综合作用，导致材料内部产生微裂纹、界面脱粘及基体老化等损伤，最终引发热-力性能的显著退化。本文从单一因素影响机制、协同作用效应及实验分析模型三个维度，系统阐述芳纶纤维/树脂基复合材料在多维耦合条件下的性能退化规律。
温度是影响复合材料性能的核心因素之一。在高温环境下，芳纶纤维分子链的热运动加剧，分子间作用力减弱，自由体积增大，加速水分扩散。研究表明，当温度升高至80℃时，环氧树脂基体的拉伸强度由66.5MPa骤降至19.4MPa，塑性增加60%，刚度显著下降。同时，芳纶纤维的结晶度和取向度在热老化过程中发生动态变化：380℃左右出现晶粒尺寸长大及晶体取向度增加，引发二次结晶，导致纤维模量大幅提升，但过度热老化会破坏纤维微观结构，引发模量衰减。低温环境下，树脂基体刚度增加至室温的2.11倍，塑性降低60%，而芳纶纤维的拉伸强度随温度降低呈线性增长趋势，但压缩性能因纤维屈曲效应显著弱化。
机械载荷与温度的协同作用进一步加剧性能退化。在拉伸载荷作用下，芳纶纤维与树脂基体的界面粘结性能因后固化效应得到改善，但压缩载荷会导致纤维扭结带形成，引发非线性延展行为。实验表明，当载荷增加至材料极限强度的70%时，比磨损率随滑动速度提升呈指数增长，摩擦系数则因真实接触面积扩大而降低。此外，循环载荷会加速裂纹扩展，芳纶复合材料虽具备优于玻璃纤维复合材料的疲劳性能，但在拉-拉疲劳试验中仍表现出强度衰减，需通过表面处理增强界面结合以抑制微裂纹萌生。
湿度与温度的耦合效应对复合材料性能的影响具有双重性。一方面，水分扩散会削弱界面结合，导致拉伸强度下降5%-30%；另一方面，增塑作用可提升冲击韧性。在100%相对湿度条件下，芳纶纤维的平衡含湿量达6%，引发树脂基体吸湿膨胀，产生界面应力。当温度升高至177℃时，湿态拉伸强度下降30%，压缩强度降幅更达70%。通过动态热机械分析（DMA）发现，湿热环境会降低玻璃化转变温度，加速后固化反应，但过度后固化可能导致基体脆化。
宇宙辐射与热-力载荷的复合作用对材料长期服役性能构成严峻挑战。γ射线辐照会诱导芳纶纤维分子链断裂，表面生成沟槽和条纹，虽能提高树脂浸润性，但过量辐照会导致微纤剥离，形成弱界面层。实验数据显示，经高剂量率辐照后，复合材料界面剪切强度下降15%-20%。此外，辐射与温度的协同作用会加速树脂基体老化，引发黄变及力学性能衰减。
为准确预测材料性能退化规律，研究者建立了多尺度分析模型。基于老化动力学的物理数学模型通过阿累尼乌斯方程关联反应速率常数与温度，结合剩余强度均值曲线描述中值退化趋势。针对高置信度、高可靠度需求，提出包含置信度因子和可靠度因子的修正模型，实现小子样条件下老化寿命的精准预测。数值模拟方面，有限元分析显示，在热-力耦合场中，复合材料层合板的应力集中区首先出现分层损伤，随后裂纹沿纤维-基体界面扩展，最终导致结构失稳。
芳纶纤维/树脂基复合材料在多维耦合环境下的热-力性能退化是温度、载荷、湿度及辐射等因素共同作用的结果。单一因素影响机制的研究为协同效应分析奠定了基础，而多尺度分析模型的建立则为材料设计及寿命预测提供了理论支撑。未来需进一步优化界面改性工艺，开发耐辐射树脂基体，并完善加速老化试验标准，以推动航天复合材料在极端环境下的可靠应用。
