近日，北京中科力信科技有限公司研发团队基于B-O动态共价键的环氧树脂增韧策略，创造性地提升了碳纤维增强树脂复合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer, CFRP）的抗冲击性能，在高端碳纤维复合材料领域实现了技术突破。该项成果有助于重塑我国碳纤维产业格局，为现代化高端制造业升级提供核心材料支撑。

CFRP是一种碳纤维和树脂结合形成的纤维复合材料，因其优异的比强度、比刚度、耐腐蚀性被用来制造航空飞行器、汽车中的关键结构部件。高性能碳纤维复合材料是发展尖端无人飞行器、先进新能源汽车的基础。

图1 碳纤维复合材料无人机

尽管CFRP材料具备优异静态强度和刚度，但在低速冲击下，CFRP极易发生分层、基体碎裂等脆性失效，导致其结构承载能力的急剧下降。CFRP抗冲击损伤能力的不足已经成为制约其应用的关键问题。CFRP的韧性不足一方面来源于热固性树脂基体的低断裂韧性，另一方面来源于树脂与碳纤维的低界面结合力。

图2 (a) 环氧树脂内动态键形成机制，(b) 环氧树脂内动态交联网络，(c) 碳纤维/树脂界面动态链接

为了提高CFRP的抗冲击性能，中科力信研究团队提出了基于B-O动态共价键的环氧树脂增韧策略。通过纳米二氧化硅颗粒/聚乙二醇悬浮液（STF）作为分散剂将硼酸混入环氧树脂基体中，再通过热固化过程在环氧树脂基体内形成具有B-O\B-N动态链接键的新型环氧树脂体系（FEP）。同时在CFRP制备过程中，碳纤维表面的羟基、氨基等官能团也可以与树脂内的B原子形成动态链接，有效提升界面结合强度。

图3 CF/EP和CF/FEP的冲击后剩余压缩强度

研究结果表明，相比于传统的碳纤维/环氧树脂复合材料（CF/EP），碳纤维/环氧树脂复合材料（CF/FEP）展现出显著的抗冲击性能提升。通过摆锤冲击和冲击后压缩强度（CAI）测试发现，CF/FEP的冲击断裂韧性和CAI强度分别提高了70%和35%以上。相关研究成果已经发表在国际复合材料权威期刊《Composites Part B: Engineering》（中科院一区TOP），DOI：https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2025.112875

高性能碳纤维复合材料作为制造先进飞行器、汽车的重要基体之一，是我国战略性新兴产业关键性的发展方向之一。中科力信此次在该领域取得重大技术突破，将进一步助推相关产业的技术升级和产品迭代。中科力信也将在此基础上，进一步聚焦市场需求，坚定技术路线，加强研发攻关，为我国复合材料领域的创新和发展提供更加坚实可靠的高性能材料保障。