救生艇是救助落水人员或当船舶遇险时撤离船员的船舶专用设备。极地寒冷气候容易造成极地救生艇舱门部位冰冻,导致舱门无法正常打开,救生艇失去救生能力;此外,极地救生艇内温度至少需维持在-30℃左右,才能保证船员在穿着保温服情况下正常生存。为了能够使极地救生艇需要加热区域达到除冰和加热保温的目的,本文研究了一种能嵌入极地救生艇艇体,既可以作为艇体增强材料,又可以利用自身的电热效应来除冰的碳纤维布复合材料结构,并对其应用于极地救生艇的制备和性能进行了研究。经过分析,碳纤维布/玻璃纤维布层间混杂复合材料在铺设一层碳纤维布是电热效率最好,且其强度满足要求;将其应用于救生艇及其舱门时能够满足设计目标,此时艇体强度也达到要求。主要研究工作如下:(1)制备应用于极地救生艇舱门的碳纤维布复合材料。设计几种典型碳纤维布复合材料的铺层方式,制备不同形式的碳纤维布复合材料,主要包括纯碳纤维布复合材料制备、碳纤维布/玻璃纤维布混杂复合材料制备和碳纤维布/玻璃纤维布层间混杂铺胶复合材料。(2)研究碳纤维布及其复合材料的电热性能。以电阻为电学性能的主要评价指标,研究影响不同类型电热复合材料电阻变化的主要因素;采用实验的方法,开展碳纤维布及其复合材料在-60℃至20℃时的电阻温度关系及其在-60℃环境温度下通电时的温度分布和变化规律研究。(3)开展将设计的碳纤维布电热复合材料应用于极地救生艇研究。针对极地救生艇舱门,设计碳纤维布电热复合材料的布置方案并分析其加热除冰效果;针对极地救生艇,给出将艇内温度从-60℃加热至-30℃需要的热负荷,设计碳纤维布电热复合材料的布置方案,计算在布置方案下的热载荷,确定碳纤维布电热复合材料的布置数量和面积,开展不同方案下救生艇艇内空气温度的热分布仿真分析,最终确定碳纤维布电热复合材料的布置方案。(4)对碳纤维复合材料试件进行力学性能试验,并将其与艇体的玻璃钢材料进行强度比较;开展极地救生艇在布置碳纤维复合材料后的强度分析。