高性能耐低温液氧相容性树脂对于制造全碳纤维火箭（特别是其推进剂贮箱）至关重要，其重要性体现在以下几个核心方面：
1、实现轻量化的关键基础：
全碳纤维复合材料（CFRP）的核心优势在于其极高的比强度和比模量，即强度和刚度与其重量之比远超金属材料。然而，CFRP 的性能高度依赖于其基体材料——树脂。树脂将碳纤维粘合在一起，传递载荷，并提供形状和整体性。只有高性能树脂才能充分发挥碳纤维的潜能，制造出比传统金属贮箱（如铝锂合金）轻得多的贮箱结构。这对于提高火箭的有效载荷比（运送更多有效载荷入轨）和运载能力至关重要。
2、耐受极端低温环境（耐低温性）：
液氧是火箭最常用的氧化剂之一，其沸点极低（-183°C）。贮箱需要长时间储存并在飞行过程中承受这种极端低温。普通树脂在如此低的温度下会变得极脆，失去韧性，极易在应力作用下产生微裂纹甚至宏观开裂。高性能耐低温树脂必须能够在液氧温度下保持优异的韧性、强度和模量。这确保了贮箱结构在低温下依然具有足够的力学性能和抗冲击能力，不会因低温脆化而失效。
3、确保液氧相容性（安全性）：
这是最关键、最核心的要求，直接关系到火箭的安全。
液氧是极强的氧化剂。液氧是沸点为−183 °C(90 K)的淡蓝色透明液体。若存在点火源(主要指冲击、振动、碰撞、摩擦及静电等外部刺激)的环境下，许多材料与液氧接触时均会出现爆鸣、燃烧甚至爆炸等敏感现象，表现出与液氧不相容。目前在液氧中安全使用的金属材料主要是高镍合金、镍铜合金、高镍不锈钢及铝合金，拥有“太空金属”之称的钛合金虽然常在航天航空系统中作为结构件使用，但其在与液氧接触、同时受到机械冲击作用时，易发生剧烈的爆炸等现象，属于液氧不相容材料。聚合物材料中，只有少数含氟聚合物如聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯、未增塑的聚三氟氯乙烯、氟聚醚等热塑性材料及氟橡胶通过了液氧环境下的机械冲击敏感性测试，其他的弹性体、塑料及粘结剂在测试时均会出现火花、爆炸等敏感现象。
许多材料（包括很多聚合物和金属）在高压、高纯氧环境下（尤其是受到机械冲击、摩擦或存在污染物时）会发生剧烈的氧化反应，甚至自燃或爆炸。液氧相容性树脂必须经过严格测试（如 NASA STD 6001, ASTM D2512, G86 等标准），证明其在液氧环境中受到机械冲击、摩擦、绝热压缩或存在污染物时，不会发生燃烧、爆炸或其他剧烈反应。使用不相容的材料会导致灾难性后果（例如2015年6月28日由美国太空探索技术公司（SpaceX）实施的猎鹰9号运载火箭发射失败事故）。
图：6.28美国火箭爆炸事件
材料液氧相容性的标准测试方法(ASTM G86)规定了液氧环境下测试材料对机械冲击敏感性的基本流程：将98 J能量的重物从1.1 m高度自由释放，冲击浸泡在液氧环境中的材料。如果材料在20次独立的机械冲击测试中，无燃烧、爆炸、火花或者焦黑等敏感性反应现象出现；或者出现一次敏感性反应，但在后续的40次独立测试中无敏感性现象发生，则认为材料与液氧相容，否则该材料归属于液氧不相容材料。该测试方法是工程师根据材料的使用环境及工作经验制定，他们认为在98 J冲击能量的作用下如果材料与液氧间无任何反应发生，那么该材料可以在液氧系统中安全使用。
图：液氧冲击试验
图：液氧冲击敏感性反应（爆炸）
4、维持结构完整性（密封性与抗微裂纹）：
贮箱必须绝对密封，防止液氧泄漏（极其危险）或蒸发损失。
耐低温树脂需要具有：
低的热收缩率：在从室温冷却到液氧温度的巨大温变下，树脂与碳纤维的热膨胀系数需要良好匹配，否则会产生巨大的内应力，导致界面脱粘或基体开裂。
优异的抗微裂纹能力：低温下的收缩应力、飞行中的机械载荷（内压、振动、加速度）都可能导致树脂基体产生微裂纹。高性能树脂需要抵抗这种开裂，特别是防止裂纹贯穿整个壁厚导致泄漏。耐低温韧性是抗微裂纹的关键。
良好的界面结合力：树脂必须与碳纤维在低温下保持牢固的结合，防止纤维与树脂脱粘（分层），这也是结构失效和潜在泄漏的途径。
5、良好的工艺性能：
制造大型、复杂形状的CFRP贮箱（如缠绕成型、自动铺带/铺丝、真空辅助树脂灌注等）要求树脂具有：合适的粘度与流变特性，确保树脂能充分浸润致密的碳纤维束。
可控的固化特性：包括适用期、固化温度、固化速率等，以适应大型构件的制造工艺和固化设备（如大型热压罐）。
低孔隙率：固化后基体应致密，尽量减少孔隙和缺陷，这些缺陷会显著降低复合材料的力学性能和密封性，并在低温下成为应力集中点和潜在的裂纹源。
6、优异的热性能和抗疲劳性能：
低的热导率：CFRP本身导热性低于金属，但树脂的选择也会影响整体热性能，有助于减少液氧的蒸发（虽然通常还需要额外的绝热措施）。
抗热循环疲劳：火箭经历从地面环境温度到飞行中液氧温度的多次循环。树脂基体需要承受这种反复的热应力而不产生累积损伤或性能退化。
抗机械疲劳：承受飞行过程中的振动、冲击和内压循环载荷。
总结来说，高性能耐低温液氧相容性树脂是解锁全碳纤维火箭（尤其是液氧贮箱）巨大潜力的“钥匙”：它使得利用碳纤维的极致轻量化优势成为可能；它确保了结构在极端低温环境下的力学性能和完整性；它提供了与强氧化剂液氧接触时必不可少的安全性保障（防止燃烧爆炸）；它维持了贮箱的密封性，防止危险泄漏；它满足了复杂大型构件制造的工艺要求。
没有这种关键的树脂材料，全碳纤维液氧贮箱就无法实现其预期的轻量化目标和安全可靠运行。因此，研发和优化此类树脂是发展下一代高性能、低成本运载火箭的核心技术挑战之一。
微光一号运载火箭所使用的环氧树脂介绍：
通过向环氧树脂分子结构中引入特种元素（P、Br等）来改善环氧树脂液氧相容性的方法，通过结合98J液氧冲击试验、树脂热解动力学分析、树脂热重-红外-质谱联用分析、树脂表面元素分析、分子动力学模拟等测试表征方法，提出特种元素提高环氧树脂液氧相容性的作用机制：特种元素功能团的引入会降低树脂基体的热分解速率，从而降低树脂在液氧环境受到外部能量作用时因树脂分解而产生的可燃物；当树脂分解后特种元素官能团会在气相释放含特种元素的自由基，其能捕获高活性自由基(H·，·OH)，从而达到不断淬灭高活性自由基的作用，减少液氧与高活性自由基发生链式放热反应的概率，从而提高环氧树脂与液氧的相容性。在上述理论指导下，合成了磷杂菲液氧相容环氧树脂基体，成功通过98J液氧冲击感性考核测试，并利用该材料体系成功制造全碳纤维复合材料液氧贮箱原理样机。
图：碳纤维复合材料贮箱低温测试
微光启航将持续推进微光一号全碳纤维火箭研发，进行3.35米直径共底贮箱、3.8米直径燃箱贮箱的工程产品制造。填补碳纤维复合材料在液体火箭结构领域全覆盖使用的空白。
