环氧树脂基碳纤维预浸料作为航空航天复合材料的核心半成品，其性能直接决定机身结构件、发动机叶片、航天器桁架等关键装备的可靠性与服役寿命。航空航天领域对预浸料提出“高界面结合力、优异耐极端环境、精准性能可控”的严苛要求，而界面问题（纤维与树脂浸润不足、结合力弱、易剥离）始终是制约其性能突破的核心瓶颈。多尺度调控技术通过对微观分子结构、介观纤维-树脂界面、宏观成型工艺的精准管控，实现预浸料界面性能的全方位优化，为航空航天装备向更轻量、更强韧、更长寿命方向升级提供核心支撑。
多尺度调控技术构建“微观-介观-宏观”全维度优化体系，精准破解预浸料界面核心痛点。在微观尺度（分子层面），通过环氧树脂分子结构改性实现界面亲和性提升：采用环氧基封端的聚醚胺、纳米硅烷偶联剂等对环氧树脂进行接枝改性，引入活性官能团（如羟基、氨基），增强与碳纤维表面官能团的化学反应活性，使树脂与纤维的界面结合能提升30%-40%；调控环氧树脂交联密度，优化分子链柔韧性与刚性平衡，避免因分子结构匹配度不足导致的界面应力集中。在介观尺度（纤维-树脂界面层面），通过碳纤维表面改性与树脂浸润调控实现界面融合：采用等离子体氧化、化学接枝等技术对碳纤维表面进行处理，增加表面粗糙度与活性位点密度，使纤维表面接触角降低25°以上，提升树脂浸润效率；借助超声分散、剪切流变调控等手段，优化树脂体系粘度与流动性，确保树脂均匀包覆纤维，减少界面空隙与缺陷，界面孔隙率降低至5%以下。在宏观尺度（工艺与结构层面），通过成型工艺参数优化与铺层设计实现界面性能稳定：精准控制预浸料制备过程中的上胶量（误差±2%）、预浸温度（120-160℃）与压力（5-15MPa），保障纤维与树脂的界面结合一致性；结合自动化铺层（AFP）技术，根据装备受力需求定制铺层角度与顺序，使界面应力分布均匀，提升复合材料整体力学性能。
界面优化成效显著提升预浸料核心性能，精准适配航空航天极端工况。力学性能方面，经多尺度调控优化后，预浸料制备的复合材料界面剪切强度提升40%-60%，拉伸强度突破1800MPa，弯曲模量达150GPa以上，较传统预浸料制品抗疲劳性能提升50%，可使航空航天结构件重量减轻35%-50%，同时保障结构承载可靠性。耐极端环境性能方面，优化后的界面结构可有效阻隔高温、低温、高能辐射等对材料内部的侵蚀，在-196℃至+200℃宽温域内界面结合力保留率达85%以上，经10⁶Gy高能辐射后界面性能衰减率不足10%，适配深空探测、高超音速飞行等极端场景。服役稳定性方面，界面缺陷的减少使预浸料制品使用寿命延长至15-20年，大幅降低航空航天装备的运维成本与更换频次，尤其适配航天器长期在轨运行需求。
多尺度调控驱动预浸料技术革新，赋能航空航天装备关键应用突破。在航空领域，优化后的环氧树脂基碳纤维预浸料已广泛应用于大型客机机身壁板、机翼主梁等核心结构，通过界面性能提升实现结构轻量化与高强度的平衡，降低飞机燃油消耗与碳排放；在航天领域，用于运载火箭箭体结构、航天器太阳能帆板基板等部件，其优异的界面稳定性与耐极端环境性能，保障火箭发射过程中的剧烈振动冲击及航天器在轨运行的长期可靠性；在高超音速装备领域，结合耐高温环氧树脂改性与多尺度界面调控，预浸料制品可抵御2000℃以上的气动加热，界面结构保持完整，为高超音速飞行器的结构设计提供材料支撑。
未来，随着多尺度调控技术的持续迭代，环氧树脂基碳纤维预浸料将向“功能复合化、调控精准化、生产智能化”方向发展。微观层面，将引入碳纳米管、石墨烯等纳米填料构建多级界面结构，进一步提升界面结合力与功能集成性；介观层面，开发动态共价环氧树脂体系，实现界面损伤自修复功能；宏观层面，结合数字孪生与AI技术，构建预浸料制备全流程智能调控系统，实现界面性能的实时监测与精准优化。多尺度调控技术的深化应用，将不断突破环氧树脂基碳纤维预浸料的性能边界，为航空航天产业高质量发展注入持续动力。
