载人航天工程对结构材料的性能提出极致要求，需同时满足“轻量化、高刚度、耐极端环境、长寿命”等核心诉求，尤其在深空探索场景中，真空、宽温域波动、高能辐射、微陨石冲击等极端工况，更是对材料性能的终极考验。复材结构件凭借碳纤维、玻璃纤维等增强相与耐高温树脂基体的协同优势，在耐极端环境性能上实现多维突破，已深度应用于载人飞船、空间站、深空探测器等核心装备，为载人航天工程提质增效，更成为助力人类迈向月球、火星等深空探索的关键材料支撑。
复材结构件的耐极端环境特性，精准匹配载人航天与深空探索的工况需求，核心体现在四大维度。一是耐宽温域与热稳定性突出：采用高模量碳纤维与氰酸酯、聚酰亚胺等耐高温树脂复合，经界面改性与铺层优化，材料可在-270℃（深空低温）至+150℃（太阳直射高温）的宽温域内保持性能稳定，热膨胀系数低至1×10⁻⁶/℃以下，有效抑制极端温差导致的结构形变，保障装备形位精度。二是抗辐射与真空环境适配性强：树脂基体经防辐射改性后，可抵御10⁶Gy以上的高能粒子辐射，拉伸强度保留率达90%以上；同时材料吸湿率低于0.2%，在真空环境中无挥发物释放，避免污染光学设备或影响舱内环境。三是抗冲击与力学性能优异：通过纤维混配（碳纤维+芳纶纤维）与芯材夹层结构设计，复材结构件抗冲击强度较传统金属材料提升40%以上，可有效抵御微陨石、空间垃圾的高速撞击，同时比强度是钢材的5-6倍，实现“减重不减强度”，装备整体重量可降低30%-50%，显著提升运载效率。四是耐特殊介质腐蚀：针对月球、火星等深空场景，复材表面经陶瓷基涂层改性后，可耐受月尘磨损、火星大气（含二氧化碳、沙尘）侵蚀，长期服役后性能衰减率不足5%。
复材结构件已在载人航天工程核心装备中实现多场景应用突破，筑牢工程安全屏障。在载人飞船领域，返回舱防热结构、舱体框架采用碳纤维增强陶瓷基复合材料，重量较金属结构减轻45%，可抵御返回过程中2000℃以上的气动加热，同时具备优异的抗冲击性能，保障航天员安全返回；飞船太阳能帆板基板采用碳纤维增强环氧树脂复合体系，刚度提升30%，适配长期在轨运行的力学与热环境需求。在空间站领域，桁架结构、舱外暴露平台采用高模量碳纤维复材一体化成型，重量减轻50%以上，有效降低运载火箭发射成本，同时其优异的尺寸稳定性可确保空间站各舱段精准对接，长期在轨运行形位误差控制在±0.1mm以内。在深空探测领域，月球探测器着陆缓冲机构、火星车车身骨架采用碳纤维增强聚酰亚胺复合材料，既实现轻量化（减重40%），又可耐受月表-180℃至+120℃的昼夜温差、火星沙尘磨损，保障探测装备在极端环境下稳定工作。
技术革新持续强化复材结构件的极端环境适配能力，为深空探索赋能加码。在材料配方方面，通过引入碳纳米管、石墨烯等纳米填料改性树脂基体，进一步提升材料模量与耐辐射性能，弹性模量可突破350GPa；生物基耐高温树脂的研发应用，在保持性能的同时降低材料碳足迹，契合航天绿色发展理念。在成型工艺方面，自动化铺层（AFP/ATL）、高压树脂传递模塑（HP-RTM）等先进工艺的规模化应用，使复材部件成型精度误差控制在±0.05mm，生产效率提升50%以上，适配大尺寸、复杂结构的批量制造。在功能融合方面，将智能传感芯片、温感材料嵌入复材结构，实现对部件应力、温度、损伤状态的全生命周期实时监测，提前预警潜在故障，为深空探测装备远程运维提供数据支撑。
未来，随着复材技术向“高性能化、功能复合化、智能一体化”迭代，其将在下一代载人飞船、月球永久基地、火星采样返回任务等更高难度的载人航天与深空探索项目中发挥更核心作用。复材结构件的持续突破，不仅将推动装备向“更轻量、更可靠、更长寿命”方向升级，更将降低深空探索的技术门槛与成本，助力人类持续拓展探索宇宙的边界，实现对深空的更深入认知与探索。
