碳泡沫材料-李景旭.pptVIP

碳泡沫材料 C/C复合材料具有高热导率、高熔点和大比热的特点,属于热容吸热式热防护材料,可适应1600℃高温条件。同时还具备重量轻、模量高、比强度大、热膨胀系数低、耐热冲击、耐腐蚀、吸振性好等特点,因此,它是一种良好的热结构材料。 近几年来, 一种新型材料碳泡沫( Carbon foam) 正在引起人们的关注。碳泡沫主要有两种形态: 一是韧带网络型碳泡沫, 另一种是微球型碳泡沫。 韧带网络型碳泡沫 韧带网络型碳泡沫是一种相互连接的石墨增强韧带网络型泡沫材料。该泡沫以聚合物或沥青等作为先驱体, 通过高温炭化和石墨化处理, 使无定形碳转化为多孔石墨韧带微结构, 形成网状泡沫韧带, 其结构与性能优于现有的碳/ 碳复合材料。 韧带网络型碳泡沫材料形貌 空心碳微球泡沫 空心碳微球泡沫(Hollowed carbon micro spheres)是以高残碳树脂或中间相沥青为先驱体,首先制成几何尺寸为微米到纳米级的空心微球,再用适当的树脂作粘结剂(或支持体)将其注模成型,在氮气和氩气的气氛中,经过1100-2400摄氏度的炭化和石墨化,得到空心微球结构的碳泡沫,其密度范围为0.4-0.8g/cm3 ,如图所示。在以极高速率从室温加热到3100摄氏度时,这种材料仍具有良好的力学性能，其热导率为0.3W/(m .K)(400摄氏度),说明这是一种热导率很低的泡沫材料。但这种空心微球碳泡沫材料中的微球大多是开孔的,其力学性能欠佳。 空心微球碳泡沫材料形貌 碳泡沫材料的应用 碳泡沫材料具有高热导率、高熔点和大比热的特点,属于热容吸热式热防护材料,可适应1600℃高温条件，因此可以用于航天器的热防护系统。航天器的热防护系统是指使用特定的热防护功能材料, 通过一定的散热和隔热措施, 使航天器的内壁温度保持在允许范围之内。航天器通用热防护材料的早期结构设计如图所示。它一般由外烧蚀层、承力结构层、隔热层、铝蜂窝散热层构成。因为碳泡沫材料具备较高的热导率、高熔点和大比热等特点，因此当外界温度急剧变化时, 该材料能迅速吸热或散热,从而保证航天器正常工作。碳泡沫材料主要填充在图中隔热层区域。 航天器通用热防护结构示意图