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纤维增强树脂基复合材料由于其轻质高强、耐疲劳性好等优点在工程领域备受青睐。但是,复合材料用于飞机机翼和风电叶片等领域时其性能和使用寿命容易受到外界环境因素的影响。因此,如何提高复合材料的性能以提高其使役寿命有着十分重要的理论和实际意义。本文采用真空辅助树脂转移成型（VARTM）制备出碳纤维（CF）/热塑性聚氨酯无纺布（TPU）/环氧树脂（EP）复合材料。CF本身具有高强高模,比重低,比性能高等优点,TPU具有的三维网络结构既能够提高材料的韧性,还能起到传递应力的作用。本文研究了TPU无纺布的加入对CF/EP复合材料力学性能、耐冲蚀性能及层间断裂韧性的影响。结果表明:（1）CF/TPU/EP相对于CF/EP复合材料而言,拉伸载荷、拉伸强度分别提高了28.6%、11.8%,弯曲载荷提高了45.3%,弯曲强度提高了51.6%。这是由于TPU无纺布的三维网络结构在复合材料中起到了传递应力的作用,使应力在材料内部传播和扩散,从而提高了材料的力学性能。（2）CF/EP复合材料的最大冲蚀角为90°,为典型的脆性材料,而CF/TPU/EP复合材料的最大冲蚀角为30°,说明TPU的加入提高了复合材料的表面韧性。此外,CF/TPU/EP的耐冲蚀磨损性能在冲蚀角度为30°,45°,60°,75°,90°分别提高58%,130%,185%,227%,292%。TPU熔喷无纺布具有优良的韧性和三维网络结构,在受到固体颗粒冲蚀时能够吸收冲击能量;此外TPU无纺布纤维还能够阻止冲蚀碎块脱离材料表面,保护复合材料内部纤维不受到冲蚀磨损。（3）加入TPU无纺布后的复合材料Ⅰ型能量释放率GⅠC提高了14%,Ⅱ型能量释放率GⅡC提高了58%。CF/EP复合材料中纤维和树脂基体间界面结合力较弱,裂纹一经引发便会沿着纤维和树脂基体的界面处迅速扩展,而加入TPU无纺布之后,TPU的三维网络结构起到“桥接”作用,能够增加CF和EP之间的结合力,同时,无纺布纤维的不规则排列能够消耗能量,并且使裂纹发生偏转,从而提高了CF/TPU/EP复合材料的层间断裂韧性。为进一步提高复合材料的性能,我们将不同浓度的石墨烯纳米片（GNPs）和碳纳米管（CNTs）混合溶液喷涂到TPU无纺布上,再将喷涂有纳米粒子的无纺布加入到复合材料中,制备出CF/T-（G/C）/EP复合材料。SEM观察发现,石墨烯和碳纳米管将TPU纤维包裹住。本文对比了不同纳米颗粒含量对复合材料性能的影响,研究发现:（1）相对于CF/EP复合材料而言,CF/T-（G/C）/EP复合材料的拉伸性能和弯曲性能均有所提高,其中拉伸性能在纳米粒子含量为0.2%时达到最佳,而弯曲性能在纳米粒子含量为0.8%时最好。相比于CF/TPU/EP而言,纳米粒子的加入不利于复合材料的力学性能的提高。原因可能是纳米粒子之间以及纳米粒子与纤维之间的结合力较弱,当复合材料受拉或受压时,基体携带纳米粒子发生滑移,加剧了裂纹的扩展和延伸,造成复合材料力学性能的降低。（2）CF/TPU/EP复合材料的最大冲蚀角为30°,CF/T-（G/C）/EP复合材料的最大冲蚀角为60°,说明材料发生了韧-脆转变。同时,加入纳米粒子后,CF/T-（G/C）/EP复合材料的耐冲蚀性能较CF/TPU/EP有所提高,其原因是GNP和CNTs具有良好的导热性,能有效传输固体颗粒冲击产生的热量,减缓了由于材料表面生热而造成的材料塑化,从而提高复合材料的耐冲蚀性能。（3）加入纳米粒子后,复合材料Ⅰ型能量释放率GⅠC降低,当纳米颗粒含量为0.8%时,其相对于CF/EP降低了35%,这是因为纳米粒子通过喷涂附着在TPU无纺布纤维上,TPU与纳米粒子之间仅有范德华力的作用而没有化学键的结合,故作用力非常弱,在张开型断裂实验过程中,裂纹从TPU与纳米粒子的界面处引发并且沿着界面处迅速延伸;而纳米颗粒的加入有效提高了复合材料的Ⅱ型能量释放率GⅡC,当纳米颗粒含量为0.8%时,其相对于CF/EP提高了119%,这是因为纳米粒子本身所具有的刚性能够消耗外力作用,且能够阻碍裂纹的传播,从而改善CF/T-（G/C）/EP复合材料的层间韧性。但当纳米粒子含量较高时,TPU无纺布纤维被完全包裹住,无法与环氧基体相结合,而纳米颗粒与无纺布纤维之间的结合力较差,受到剪切力时易产生裂纹,造成材料层间性能的下降。