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我国在耐超高温轻质碳基复合材料方面取得重要进展

 飞鸟

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    在超高速飞行器飞行及航天器再入大气层时,因“热障”引起的极端气动加热,震动、冲击和热载荷引起的应力叠加,给机身热防护系统带来了异乎寻常的挑战,亟需发展耐超高温并兼具良好机械强度的新型隔热材料。
    碳气凝胶(CAs)因有优异的热稳定性和热绝缘性,有望成为新一代先进超高温轻质热防护系统设计的突破性解决方案,但CAs高孔隙以及珠链状颗粒搭接的三维网络结构致使其强度低、脆性大、大尺寸块体制备难,大大限制了其实际应用。普遍采用碳纤维或陶瓷纤维作为增强体,以期提升CAs的强韧性及大尺寸成型能力。然而,由于碳纤维或陶瓷纤维与有机前驱体气凝胶炭化收缩严重不匹配,导致复合材料出现开裂甚至分层等问题,反而使材料的力学和隔热性能显著下降。
    金属所科研人员近几年相继发展了溶胶凝胶-水相常压干燥、高压辅助固化-常压干燥2项碳气凝胶制备新技术,设计了一种超低密度碳-有机混杂纤维增强体,可获得低密度、无裂纹、大尺寸轻质碳基复合材料。在此基础上,以工业酚醛树脂为前驱体,采用与前驱体有机气凝胶匹配性好的酚醛纤维作为增强体,最终获得了大尺寸、无裂纹的碳纤维增强类碳气凝胶复合材料。
    该材料密度为0.6g cm-3时,其压缩强度及面内剪切强度分别可达80MPa和20MPa、而热导率仅为0.32W m-1 K-1,其比压缩强度(133MPa g-1 cm3)远远高于已知文献报道的气凝胶材料和碳泡沫。材料厚度为7.5–12.0mm时,正面经1800°C、900s氧乙炔火焰加热考核,背面温度仅为778–685°C,且热考核后线收缩率小于0.3%,并具有更高的力学强度,表现出优异的耐超高温、隔热和承载性能。
    上述隔热-承载一体化轻质碳基复合材料还首次作为刚性隔热材料在多个先进发动机上装机使用,

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碳碳湿磨擦还是有点问题,碳陶是很好的方向,耐1000度高温烧蚀,而且湿磨擦系数高于碳碳。专攻碳陶可打开一片天地
陶瓷基碳纤维复合材料才是发展的方向,我国这两项技术都已经掌握,发航空发动机,卫星,宇宙飞船,高超音速冲压发动机都使用上了,可以耐受1700度高温,只是离国际最高技术还有差距。
在瑞士见过一个产业谷(就是生产瑞士*的),上下游多家企业聚在一起,节省成本,提高效率,大家一起研发、成长、占领国际市场。挺好的。中国终于走上了这一步,挺好的。
碳基轻质材料智能座仓,已经准备量产,各种轻质配件的样板已出,在政策的支持下,应该有更好的发展。
航天技术的全面超越中国,我们要认识不足,不是在这里自欺欺人!没必要夸大自己,一步一个脚印,闷声发大财即可,对于不专业的,你说了没用,专业的不用你说。
碳纤维增强碳化硅可用于高铁,飞机制动材料。高速坦克,火箭,抗高温耐烧腐等环境。

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