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        耐超高溫輕質碳基復材制備成功

        2023-01-05 09:58:37錢伯章
        合成材料老化與應用 2022年4期
        關鍵詞:超高溫常壓輕質

        2022 年6 月9 日,中國科學院金屬研究所熱結構復合材料團隊采用高壓輔助固化—常壓干燥技術,通過基體微結構控制、纖維—基體協同收縮、原位界面反應制備出耐超高溫隔熱—承載一體化輕質碳基復合材料。

        碳氣凝膠(CAs) 因其優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和熱絕緣性,有望成為新一代先進超高溫輕質熱防護系統(tǒng)設計的突破性解決方案。近年來,研究團隊相繼發(fā)展了溶膠凝膠—水相常壓干燥、高壓輔助固化—常壓干燥2 項CAs 制備技術,設計了一種超低密度碳—有機混雜纖維增強體,賦予其優(yōu)異的超彈性。該材料可實現高效、低成本制備,并具有低密度、低熱導率和高壓縮強度等性能。

        在此基礎上,該團隊以工業(yè)酚醛樹脂為前驅體,采用高沸點醇類為造孔劑并輔以高壓固化,實現了骨架本征強度的提升,同時采用與前驅體有機氣凝膠匹配性好的酚醛纖維作為增強體,通過纖維/基體界面原位反應,實現了炭化過程中基體和纖維的協同收縮及纖維/ 基體界面強的化學結合,最終獲得了大尺寸、無裂紋的碳纖維增強類CAs 復合材料。該材料密度為0.6 克/立方厘米,其壓縮強度及面內剪切強度分別可達80 兆帕和20 兆帕,熱導率僅為0.32 瓦特/ 米·開,其比壓縮強度高于己知文獻報道的氣凝膠材料和碳泡沫。該材料還具有更高的力學強度,表現出優(yōu)異的耐超高溫、隔熱和承載性能。

        上述隔熱—承載一體化輕質碳基復合材料作為剛性隔熱材料己在多個先進發(fā)動機上裝機使用,為型號發(fā)展提供了關鍵技術支撐。

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