酚醛/聚硅氮烷复合气凝胶制备及结构性能文献综述

 2023-06-02 09:06

文献综述

文 献 综 述一、背景及研究现状1.1背景随着飞行器飞行马赫数的不断提高和飞行时间的延长,飞行器面对的热环境日趋恶劣,防热问题日益突出。

热防护系统是高性能飞行器安全飞行的关键系统之一,而其中的热防护材料是热防护系统的关键因素[1-4]。

热防护材料须满足轻质、热绝缘性能良好、维形性能好等基本要求,此外也要达到低成本的目标。

酚醛/聚硅氮烷复合气凝胶具有低密度、低导热率、制备工艺简单、生产周期短、低成本等特点,能够满足高速飞行器热防护的使用需求。

1.2研究现状现有热防护系统及材料可以分成两类,一类为非烧蚀型热防护材料(可重复使用),如碳/碳复合材料、陶瓷纤维刚性隔热瓦、防隔热一体化材料等;另一类为烧蚀型热防护材料[5-6]。

1.2.1非烧蚀型热防护材料碳/碳复合材料具有高比强、高比模、低膨胀、高热导、耐高温、烧蚀率低、烧蚀热高、抗热震及高温力学性能优异等特性,使用温度可高达3000 ℃以上,因而在航天航空领域其拥有着广阔的发展前景。

然而,其致命的弱点为抗氧化性能较差,在空气中400 ℃以上就开始氧化。

目前,解决碳/碳复合材料抗氧化性能差问题的方法有两种:一是在复合材料表面制备抗氧化涂层,利用涂层来阻隔氧化性气氛,从而达到防氧化的目的;二是以材料本身抑制氧化反应为前提的基体改性技术,即在C/C复合材料内部引入抗氧化组分,使材料本身具有较强的抗氧化能力[7]。

陶瓷纤维刚性隔热瓦孔隙率高,容重低,在高温下具有稳定的形状和一定的强度,同时具有优良的辐射散热、隔热、抗冲刷和保持气动外形的作用,是目前美国航天飞机最主要的热防护材料之一,其应用面积占航天飞机总热防护表面的68%。

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