中科院金属研究所耐超高温轻质碳基复材制备成功

近日，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。

 

碳气凝胶(CAs)因其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。近年来，研究团队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CAs制备技术，设计了一种超低密度碳—有机混杂纤维增强体，赋予其优异的超弹性。该材料可实现高效、低成本制备，并具有低密度、低热导率和高压缩强度等性能。

 

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，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，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0.6克/立方厘米，其压缩强度及面内剪切强度分别可达80兆帕和20兆帕，热导率仅为0.32瓦特/米·开，其比压缩强度高于已知文献报道的气凝胶材料和碳泡沫。该材料还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。