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连续纤维增强的C/SiC复合材料具有轻质、高强、热膨胀系数低、稳定性好等优点，是空间相机光机结构材料的理想材料。材料的热膨胀是保持光机结构高精度的关键性能指标之一，制备近零膨胀C/SiC复合材料是解决这一问题的有效途径，并成为各国研究的热点之一。本文运用有限元方法对近零膨胀C/SiC复合材料进行了结构设计及分析，采用先驱体浸渍裂解工艺制备C/SiC复合材料，研究了C纤维编织结构、编织纱线细度、工艺周期对C/SiC复合材料纵、横向热膨胀性能的影响，开展了3D5d C/SiC复合材料在模拟环境下热膨胀行为及基体改性调控C/SiC复合材料热膨胀系数的技术研究，最终获得了综合性能较优的近零膨胀C/SiC复合材料。通过有限元方法及ANSYS有限元软件建立了2.5D、3D3d、3D4d、3D5d、3D6d编织结构单胞模型并进行了SiC基复合材料热膨胀性能分析。根据有限元分析结果，3D5d C/SiC复合材料具有最低的纵向热膨胀系数，是最有可能实现单向近零膨胀的编织结构。研究了不同编织结构C/SiC复合材料纵、横向热膨胀系数变化规律及受控机理。研究表明：1D C/SiC复合材料纵向热膨胀主要受控于C纤维轴向负热膨胀，横向热膨胀主要受控于C纤维径向热膨胀。纤维编织结构对C/SiC复合材料的纵、横向热膨胀性能有影响，不同编织结构C/SiC复合材料热膨胀系数的大小主要取决于C纤维在编织结构中的分布状态及编织走向，3D5d C/SiC的纵向热膨胀系数最小，常温（15℃~25℃）热膨胀系数值为0.19×10-6/K，3D4d C/SiC纵向热膨胀系数最大，为1.14×10-6/K。3D6d C/SiC的横向热膨胀系数最小，常温热膨胀系数值为0.55×10-6/K，3D5d C/SiC的横向热膨胀系数最大，为2.51×10-6/K。研究了C纤维纱线规格对3D5d C/SiC复合材料热膨胀系数的影响。五向纱为B细度的3D5d C/SiC纵向热膨胀系数低于A细度的3D5d C/SiC复合材料，而横向热膨胀系数则较高。编织纱分别为C和D细度的3D5d C/SiC的纵向热膨胀系数基本一致，而D细度的3D5d C/SiC横向热膨胀系数较高。研究了PIP工艺周期对C/SiC复合材料纵、横向热膨胀系数的影响。复合材料的纵、横向热膨胀系数在14~16周期上升，16~20周期下降，热膨胀系数的变化是SiC含量增加、孔隙率减少和界面残余应力几种因素相互竞争的结果。研究了环境条件对3D5d C/SiC复合材料热膨胀性能的影响，结果表明：力学振动会缓解C/SiC复合材料的界面应力，降低C纤维对SiC基体膨胀的限制作用，从而使材料的热膨胀系数升高，常温热膨胀系数从0.19×10-6/K上升到0.39×10-6/K。湿热环境和冷热循环对C/SiC复合材料热膨胀系数影响甚微。研究了基体相改性调控C/SiC复合材料热膨胀系数技术。在C/SiC复合材料中引入PIP-C可以改变基体相组成，C/SiC复合材料的纵向热膨胀系数随着PIP-C含量的增加而逐渐降低，从1个PIP-C周期的-0.12×10-6/K变化为4个周期的-0.6×10-6/K，横向热膨胀系数随着PIP-C含量的增加无明显变化，保持在2.0×10-6/K左右。