随着现代航天技术的发展,为了解决飞行器气动热环境的低热焓、低热流密度和长时间加热的问题,同时考虑到机体小型化、机动化的要求,材料应具有较高的力学性能和较低的密度。因此超长时间近零烧蚀、长效隔热一体化的材料成为现代热防护技术研究的重点。2.5 D机织技术的发展,使2.5 D织物具有优良的层间性能及结构性能,将其运用于大面积耐烧蚀复合材料可制备得到一种具有微烧蚀/承载作用的防热层。本文采用结构性能良好和耐高温的2.5 D石英纤维和耐烧蚀性能优异的硼酚醛树脂制备了一种2.5 D石英/酚醛复合材料作为微烧蚀/承载材料,研究了其物理性能、热物理性能、耐烧蚀性能及高温力学性能。同时还采用了微量的纳米Al₂O₃以物理共混法对硼酚醛树脂进行了改性,物理共混法加入纳米Al₂O₃并没有和硼酚醛树脂发生化学反应,纳米Al₂O₃的加入并没有改变硼酚醛树脂的固化过程,小幅的提高了硼酚醛树脂的玻璃化转变温度,纳米Al₂O₃和硼酚醛树脂裂解产物发生化学反应生成硼酸铝,提高了硼酚醛树脂的残炭率。研究了纳米Al₂O₃对2.5 D石英/酚醛复合材的物理性能、热物理性能、耐烧蚀性能以及高温力学性能的影响。得到的主要结论如下:（1）2.5 D石英/酚醛复合材料的密度为1.45g/cm³,2.5 D石英/酚醛复合材料的纤维含量高达56.9%,加入纳米Al₂O₃改性后密度提高到1.56 g/cm³,纤维含量变为55.2%,高的纤维含量使2.5 D石英/酚醛复合材料具有良好的力学性能、整体结构性能及耐烧蚀性能。（2）2.5 D石英/酚醛复合材料经过高温处理后,其个方向热变形率都非常的低,在高温下也不会发生大的形变,可以使热防护结构保持完整;2.5 D石英/酚醛复合材料的高温失重率为19.3%,复合材料耐烧蚀性能较好。加入纳米Al₂O₃后可以有效的降低2.5 D石英/酚醛复合材料的热变形率及热失重率,特别是热失重率降低了5.1%。（3）2.5 D石英/酚醛复合材料具有较低的导热系数。高温处理前,2.5 D石英/酚醛复合材料导热系数为0.635 W/（m·K）,高温处理后,2.5 D石英/酚醛复合材料导热系数为0.524 W/（m·K）,硼酚醛树脂炭化裂解,形成的无定形碳具有良好的隔热性能。加入纳米Al₂O₃后,由于纳米Al₂O₃的导热系数较高,导致2.5 D石英/酚醛复合材料的高温处理前后的导热系数均出现小幅的上升,但对导热系数的影响不大。（4）2.5D石英纤维/酚醛复合材料具有十分优良的力学性能,拉伸强度达到304.62MPa,拉伸模量为15.18GPa;弯曲强度高达337.57MPa,弯曲模量为17.22GPa;经过热处理后,2.5 D石英/酚醛复合材料高温裂解产物仍然具有较高的力学性能,弯曲强度为18.9MPa,拉伸强度为20.6MPa;纳米Al₂O₃改性后2.5D石英/酚醛复合材料高温裂解产物的弯曲强度提高了18.0%,拉伸强度提高了17.0%。最后通过Mouritz-Mathys模型预测了复合材料的强度随着加热时间的增加的变化规律。