《Al2O3-SiO2氣凝膠高效隔熱複合材料的紅外改性及其隔熱機制》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由姜勇剛擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：Al2O3-SiO2氣凝膠高效隔熱複合材料的紅外改性及其隔熱機制
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：姜勇剛
- 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
近空間高超聲速遠程機動飛行器對耐更高溫度的高效隔熱材料提出了迫切需求。莫來石纖維增強Al2O3-SiO2氣凝膠複合材料是一種新型的耐高溫隔熱複合材料。本項目提出採用聚碳矽烷通過先驅體轉化技術對莫來石纖維表面均勻裂解生成SiC塗層，實現對纖維的紅外輻射改性，顯著提高纖維抑制高溫輻射傳熱能力和氣凝膠複合材料的高溫隔熱性能，該方法屬國內外首創；.通過溶膠-凝膠、超臨界流體乾燥等工藝最佳化，減少Al2O3-SiO2氣凝膠中的缺陷，提高氣凝膠密度，控制氣凝膠與SiC塗層之間的界面結合，提高複合材料的高溫隔熱性能和力學性能；弄清紅外改性後氣凝膠複合材料的高溫隔熱機制、隔熱性能與溫度的回響關係、隔熱性能失效機制。本項目的研究成果將對近空間高超聲速遠程機動飛行器防隔熱結構關鍵技術突破提供技術和理論支撐。
結題摘要
近空間高超聲速遠程機動飛行器對耐更高溫度的高效隔熱材料提出了迫切需求。莫來石纖維增強Al2O3-SiO2氣凝膠複合材料是一種新型的耐高溫隔熱複合材料。本項目採用聚碳矽烷通過先驅體轉化技術對莫來石纖維表面均勻裂解生成SiC 塗層，實現了對纖維的紅外輻射改性，顯著提高了纖維抑制高溫輻射傳熱能力和氣凝膠複合材料的高溫隔熱性能，該方法屬國內外首創； 通過溶膠-凝膠、超臨界流體乾燥等工藝最佳化，減少Al2O3-SiO2氣凝膠中的缺陷，提高氣凝膠密度，控制氣凝膠與SiC塗層之間的界面結合，提高了複合材料的高溫隔熱性能和力學性能；確定了紅外改性後氣凝膠複合材料的高溫隔熱機制、隔熱性能與溫度的回響關係、隔熱性能失效機制。本項目的研究成果將對近空間高超聲速遠程機動飛行器防隔熱結構關鍵技術突破提供技術和理論支撐。 主要結果論如下： （1）研究了有機鋁醇鹽、乙醇含量和水含量對Al2O3溶膠性質的影響。以仲丁醇鋁為先驅體，H2O/ASB物質的量的比為0.6時，在60℃攪拌約45分鐘後獲得澄清的Al2O3溶膠。確定了Al2O3溶膠ASB/EtOH/H2O摩爾比為1：8~16：0.6。 （2）研究了Al2O3-SiO2氣凝膠的結構組成和高溫熱穩定性能。常溫下Al2O3-SiO2氣凝膠主要成分為多晶勃姆石相，具有低密度、高孔隙率、高比表面積的特點，1200℃時由73m2/g增加到115m2/g，表現出良好的耐高溫性能。 （3）確定了最佳化的Al2O3-SiO2氣凝膠複合材料製備工藝參數。裂解溫度對SiC消光係數的影響最為顯著，當升溫速率為15℃/min、裂解溫度為1100℃、保溫時間為80min，SiC消光係數最高。聚碳矽烷濃度為10%時，莫來石纖維的消光係數最高，為43.31m2/kg。當Al/Si摩爾比為3：1、氣凝膠密度為0.072g/cm3時，材料的彎曲、拉伸和25%形變時的壓縮強度分別為0.42、0.53、0.38MPa，1000℃時的導熱係數為0.042W/m·K，比未進行紅外改性的Al2O3-SiO2氣凝膠複合材料（0.062W/m.K）降低了32.2%，具有優異的高溫隔熱性能。
