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耐超高温隔热-承载一体化轻质碳基复合材料
材料人客服小谭     2022-05-14 微信扫码分享 登录后可收藏  
应用场景:
先进发动机
关键性能:
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,热导率仅为0.32W m-1 K-1,其比压缩强度(133MPa g-1 cm3)高于已知文献报道的气凝胶材料和碳泡沫
产品介绍:

据中科院官网报道,中国科学院金属研究所热结构复合材料团队采用高压辅助固化-常压干燥技术,通过基体微结构控制、纤维-基体协同收缩、原位界面反应制备出耐超高温隔热-承载一体化轻质碳基复合材料。近年来,研究团队相继发展了溶胶凝胶-水相常压干燥(小分子单体为反应原料)、高压辅助固化-常压干燥(线性高分子树脂为反应原料)2项CAs制备技术。为了实现前驱体有机气凝胶和增强体的协同收缩,该团队设计了一种超低密度碳-有机混杂纤维增强体,其碳纤维盘旋扭曲呈“螺旋状”,有机纤维具有空心结构,单丝相互交叉呈“三维网状”,赋予其优异的超弹性。该超弹增强体的引入可大幅降低前驱体有机气凝胶干燥和炭化过程的残余应力,进而可获得低密度、无裂纹、大尺寸轻质碳基复合材料。该材料可实现大尺寸样件(300mm以上量级)的高效、低成本制备,并具有低密度(0.16g cm-3)、低热导率(0.03W m-1 K-1)和高压缩强度 (0.93MPa)等性能。相关成果发表在Carbon上。在此基础上,该团队以工业酚醛树脂为前驱体,采用高沸点醇类为造孔剂并辅以高压固化,促使有机网络的均匀生长及大接触颈、层次孔的生成,实现了骨架本征强度的提升,同时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,通过纤维/基体界面原位反应,实现了炭化过程中基体和纤维的协同收缩及纤维/基体界面强的化学结合,最终获得了大尺寸、无裂纹的碳纤维增强类CAs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,热导率仅为0.32W m-1 K-1,其比压缩强度(133MPa g-1 cm3)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%,具有更高的力学强度,表现出优异的耐超高、隔热和承载性能。相关成果于近日在线发表在ACS Nano上。 


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