文档介绍：国防科技大学学报
第卷第期..
文章编号:———
气凝胶复合短切莫来石纤维多子骨架复合材料
的制备及性能
王衍飞,张长瑞,冯坚,姜勇刚
国防科技大学航天与材料工程学院,湖南长沙
摘要:将短切莫来石纤维、硅溶胶、粉,经过烧结制备多孔骨架,以正硅酸乙酯、去离子水和
乙醇配制溶胶,并将多孔骨架与溶胶浸渍,经过超临界干燥制备气凝胶复合的莫来石隔热瓦。
通过热重和差热分析、射线能谱分析,表明在时发生氧化,生成将短切纤维粘接到
一起,莫来石多孔骨架在以下稳定存在。具有纳米级孔洞结构的气凝胶填充了多孔骨架的微米
级孔洞,隔热瓦的热导率在℃、、、℃分别下降了.%、.%、.%、.%。此外,
气凝胶的复合使得抗弯和抗压强度分别提高了%和%。
关键词:短切莫来石纤维;烧结助剂;气凝胶;纳米多孔;热导率;力学性能
中图分类号: 文献标识码:

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热防护系统, 是用来保护空间飞行器在气动加热环境中免遭烧毁和
过热的结构,主要分为烧蚀热防护系统和可重复使用热防护系统⋯。可重复使用热防护系统是重复使
用天地往返运输器,十分关键的系统,目前主要有金属热防护系统、柔性
热防护系统和刚性陶瓷热防护系统。美国第一代重复使用运载器为航天飞机的轨道器,其表面热防
护系统的%使用了约块可重复使用的多孔轻质刚性陶瓷隔热瓦,它们是由高纯的石英纤维通
过硅溶胶作为粘接剂烧结而成的,并且在刚性隔热瓦表面涂装有硅硼玻璃涂层】。但是,石英纤维的耐
温性能不好,能够使用的最高温度仅为℃。随着新型可重复使用运载器的不断发展,飞行马赫数
不断提高,气动加热更加严重,对可重复使用刚性隔热瓦提出了更高的要求,石英纤维刚性隔热瓦不能
满足耐温性能的要求;而莫来石纤维能够承受℃的高温,是制备可重复使用刚性隔热瓦
收稿日期:——
基金项目:国家部委基金资助项目
作者简介:王衍飞一,男,硕士生。
王衍飞,等:气凝胶复合短切莫来石纤维多孔骨架复合材料的制备及性能
备选纤维材料之一。
另外,目前国内外对气凝胶复合纤维材料开展了较多的研究。气凝胶是一种新型轻质纳
米多孔性非晶固态材料,孔隙率高达% 一.%,典型的孔隙尺寸为~,比表面积高达
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,具有低导热系数、低声阻抗、低折射率以及强吸附等性能,是一种具有许多特殊性质和
广阔应用前景的新型材料。美国研究中心的以陶瓷纤维制成航天飞机隔热
瓦,在此基础上,将气凝胶先驱体浸渍硅酸铝耐火纤维,经凝胶、干燥后制得气凝胶与陶瓷纤
维骨架的复合体。陶瓷纤维作为支撑骨架,具有纳米孔结构的气凝胶充满微米级的孔隙。本文以短
切莫来石纤维制备多孔纤维骨架,:气凝胶复合多孔骨架制备了刚性隔热瓦,并对多孔骨架性能、复
合气凝胶前后的热导率进行了研究。
实验
. 短切莫来石纤维多孔骨架的制备
将多晶莫来石散棉剪切制得短切莫来石纤维,将其通过值为的盐酸、去离子水反复漂洗,除去
散棉中的渣球,在浆料的值接近时,添加碱性硅溶胶、可溶性淀粉和粉用量分别占纤维