耐高温、高强度隔热复合材料研究进展

瑚佩^1,2，姜勇刚¹，张忠明²，冯军宗¹，李良军¹，冯坚¹

1. 国防科技大学新型陶瓷纤维及其复合材料重点实验室2. 西安理工大学材料科学与工程学院

摘 要：新型航天飞行器大面积热防护系统中,外部的防隔热层和机体内部冷结构之间一般需要用耐高温、高强度的隔热材料进行连接。在高温工业领域,隔热材料需要同时发挥隔热、承重功能。具有耐高温、高强度、低热导率性能的隔热材料在航空航天、高温工业等领域具有广阔的应用前景。多孔陶瓷因为其独特的多孔结构,具有较高的孔隙率、较低的热导率,被广泛应用于隔热领域。但多孔陶瓷材料的高孔隙率导致其强度较低,因此,近年来除开发新型高强度多孔陶瓷材料外,主要从选择合适的增强纤维和制备工艺优化方面不断提高多孔陶瓷材料的强度。目前,以纤维为增强体的纤维增强多孔陶瓷基复合材料,或者以纤维为基体的纤维多孔陶瓷材料研究成果较为丰硕,在充分发挥多孔陶瓷低热导率优势的同时大幅度提高了材料的强度。在具有较低热导率的多孔陶瓷基复合材料中,纤维增强纳米孔气凝胶隔热复合材料具有独特的纳米孔结构,其孔隙率很高、热导率很低且具有一定的强度;纤维多孔陶瓷具有由纤维与粘结剂构成的微米孔,孔隙率较高,其热导率虽高于气凝胶隔热复合材料,但强度较高、耐温性较好;纤维增强氧化物陶瓷基复合材料强度很高、耐温性也较好,但孔隙率较低、热导率较高。本文归纳了国内外耐高温、高强度隔热复合材料的研究进展,分别对纤维增强气凝胶隔热复合材料、纤维多孔陶瓷隔热材料、纤维增强氧化物陶瓷基复合材料的制备方法与相关性能进行介绍,分析了耐高温、高强度隔热复合材料面临的问题并展望其前景。

关键词：耐高温;高强度;隔热复合材料;