【摘 要】
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针对热防护系统的热桥阻断需求,以碳/石英纤维混编针刺预制体为增强体、酚醛树脂为碳前驱体,通过溶胶-凝胶、常压干燥和高温碳化工艺,制备出一种中密度-高强度碳气凝胶复合材料,系统研究了材料的微观结构、力学性能和隔热性能。结果表明:所制复合材料在中密度(~0.80 g·cm-3)下具有较强的力学性能(5%压缩应变时压缩应力~10 MPa)和优异的隔热性能(室温热导率<0.230 W·m-1·K-1)。随
【基金项目】
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国家自然科学基金(22078100,52102098); 中国博士后科学基金(2022M711140);
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针对热防护系统的热桥阻断需求,以碳/石英纤维混编针刺预制体为增强体、酚醛树脂为碳前驱体,通过溶胶-凝胶、常压干燥和高温碳化工艺,制备出一种中密度-高强度碳气凝胶复合材料,系统研究了材料的微观结构、力学性能和隔热性能。结果表明:所制复合材料在中密度(~0.80 g·cm-3)下具有较强的力学性能(5%压缩应变时压缩应力~10 MPa)和优异的隔热性能(室温热导率<0.230 W·m-1·K-1)。随着预制体中石英纤维质量分数从0%增加至20%,复合材料在1000 ℃下等效热导率从0.224 W·m-1·K-1下降至0.158 W·m-1·K-1,具备了高温热桥阻断应用潜力。进一步采用格子玻尔兹曼方法对材料室温~1600 ℃下的热导率进行了预测,发现了材料结构和环境因素对热导率的影响趋势,即碳气凝胶基体孔隙率的上升会导致热量传递的阻碍增大,从而导致复合材料热导率下降;预制体密度的增大导致热量传递的通道增加,使得复合材料热导率增大;石英纤维含量的增加会导致复合材料热导率的逐渐下降;当气压较小时,热导率随气压的增大迅速增大,而当气压较大时,热导率几乎不受影响。
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