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1、碳泡沫材料碳泡沫材料 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 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
2、于现有的碳/碳复合材料。韧带网络型碳泡沫材料形貌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 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。
3、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空心微球碳泡沫材料形貌碳泡沫材料的应用碳泡沫材料的应用 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航天器通用热防护结构示意图