近日，安徽工業(yè)大學(xué)先進(jìn)金屬材料綠色制備與表面技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在Corrosion Science上發(fā)表了稀土納米線改性碳/碳復(fù)合材料的最新研究成果。該校材料學(xué)院教授鄧海亮為第一作者和通訊作者，西北工業(yè)大學(xué)教授李克智為共同通訊作者，安徽工業(yè)大學(xué)為論文第一單位。

碳/碳（C/C）復(fù)合材料即碳纖維增強(qiáng)碳基體復(fù)合材料，作為火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管、再入空間飛行器防熱系統(tǒng)的首選材料，需要承受超高溫高超音速燃?xì)饬Ｗ恿鞯臒g和沖刷，以及推力矢量調(diào)整產(chǎn)生的劇烈振動(dòng)。因此，該材料的力學(xué)與抗燒蝕性能是相關(guān)動(dòng)力系統(tǒng)和飛行器先進(jìn)可靠的關(guān)鍵因素。利用一維超高溫納米材料輔助增強(qiáng)基體和纖維/基體界面，是改善C/C復(fù)合材料服役性能的有效途徑之一。

基于稀土鈰獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)及其碳化物和氧化物的高熔點(diǎn)，研究團(tuán)隊(duì)將稀土鈰均勻分散至碳纖維表面，利用化學(xué)氣相滲透法制備了納米絲狀碳（NFC）和CeC2納米線 @NFC核殼結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)的C/C復(fù)合材料，在提升力學(xué)與3000 ℃燒蝕性能的同時(shí)，研究了NFC和CeC2納米線@NFC的原位生長機(jī)制、碳基體結(jié)構(gòu)的演變規(guī)律，分析了力學(xué)性能提升的原因，從熱力學(xué)角度計(jì)算并探討CeC2和碳的熱化學(xué)氧化過程，闡明了納米線增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)在改善 C/C復(fù)合材料高溫?zé)g中的作用。該研究工作可為C/C復(fù)合材料高強(qiáng)度與抗燒蝕的微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供支撐，也對(duì)稀土元素向高性能碳材料的擴(kuò)展應(yīng)用具有重要意義。

下圖為納米線網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)C/C復(fù)合材料部分微觀結(jié)構(gòu)。