編號：NMJS09262
篇名：高強(qiáng)度碳?xì)饽z復(fù)合材料的制備及結(jié)構(gòu)、性能研究
作者：沈澤慧 曹宇 郝晶瑩 張琪凱 牛波 張亞運(yùn) 龍東輝
關(guān)鍵詞： 碳?xì)饽z 復(fù)合材料 力學(xué)性能 隔熱性能 格子玻爾茲曼方法
機(jī)構(gòu)： 華東理工大學(xué)化工學(xué)院 北京新風(fēng)航天裝備有限公司
摘要： 針對熱防護(hù)系統(tǒng)的熱橋阻斷需求,以碳/石英纖維混編針刺預(yù)制體為增強(qiáng)體,酚醛樹脂為碳前驅(qū)體,通過溶膠-凝膠、常壓干燥和高溫碳化工藝,制備出一種中密度-高強(qiáng)度碳?xì)饽z復(fù)合材料,系統(tǒng)研究了材料的微觀結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能和隔熱性能。結(jié)果表明:所制復(fù)合材料在中密度(約為0.80 g·cm-3)下具有較強(qiáng)的力學(xué)性能(5%壓縮應(yīng)變時(shí)壓縮應(yīng)力約為10 MPa)和優(yōu)異的隔熱性能(室溫?zé)釋?dǎo)率<0.230 W·m-1·K-1)。隨著預(yù)制體中石英纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)從0%增加至20%,復(fù)合材料在1 000℃下等效熱導(dǎo)率從0.224 W·m-1·K-1下降至0.158 W·m-1·K-1,具備了高溫?zé)針蜃钄鄳?yīng)用潛力。進(jìn)一步采用格子玻爾茲曼方法對材料室溫至1 600℃下的熱導(dǎo)率進(jìn)行預(yù)測,發(fā)現(xiàn)了材料結(jié)構(gòu)和環(huán)境因素對熱導(dǎo)率的影響趨勢,即碳?xì)饽z基體孔隙率的上升會導(dǎo)致熱量傳遞的阻礙增大,從而導(dǎo)致復(fù)合材料熱導(dǎo)率下降;預(yù)制體密度的增大導(dǎo)致熱量傳遞的通道增加,使復(fù)合材料熱導(dǎo)率增大;石英纖維含量的增加會導(dǎo)致復(fù)合材料熱導(dǎo)率逐漸下降;當(dāng)氣壓較小時(shí),熱導(dǎo)率隨氣壓的增大迅速增大,而當(dāng)氣壓較大時(shí),熱導(dǎo)率幾乎不受影響。
