為考察納米孔徑的酚醛樹脂基泡沫碳材料的燒蝕與隔熱性能,以酚醛樹脂為碳源,環(huán)戊烷為發(fā)泡劑,吐溫80為表面活性劑,對(duì)甲苯磺酸為固化劑,采用發(fā)泡固化碳化工藝制備了低密度泡沫碳材料。所制備的泡沫碳材料密度為0. 3 g/cm³,壓縮強(qiáng)度達(dá)到了11. 7 MPa。采用LFA457激光導(dǎo)熱儀考察了泡沫碳材料在不同溫度下（25、200、400、600℃）的導(dǎo)熱性能,25℃下熱導(dǎo)率為0. 141 W/（m·K）,600℃下熱導(dǎo)率為0. 344 W/（m·K）;通過氧乙炔試驗(yàn)（30 s/60 s）對(duì)泡沫碳材料與C/C復(fù)合材料在同樣的氣流條件下隔熱性能進(jìn)行了比較,在材料正面燒蝕峰值溫度泡沫碳材料比C/C復(fù)合材料高出約400℃的情況下,背面峰值溫度比C/C復(fù)合材料仍低出150℃;通過氧乙炔試驗(yàn)考察泡沫碳材料的抗燒蝕性能,氧乙炔燒蝕60 s的線燒蝕率為0. 031 mm/s。試驗(yàn)結(jié)果證明低密度的泡沫碳材料同時(shí)具備優(yōu)異的隔熱與高溫抗燒蝕性能。

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【部分圖文】：

圖2 泡沫碳材料的壓縮力-位移曲線

泡沫碳材料的壓縮過程主要分為兩個(gè)過程：首先依靠泡沫碳孔壁的彎曲強(qiáng)度和內(nèi)部氣體壓力從而保持孔的基本形態(tài)；然后由于孔壁的破裂從而導(dǎo)致孔結(jié)構(gòu)塌陷。當(dāng)泡沫碳材料的位移與受力成線性相關(guān)時(shí)，說明孔結(jié)構(gòu)分布較為均勻、同時(shí)泡孔壁的強(qiáng)度也較好，均勻的孔結(jié)構(gòu)導(dǎo)致在材料受到壓縮時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力能夠有效的分....

圖3 不同溫度下泡沫碳材料的熱導(dǎo)率

圖3為泡沫碳材料在不同溫度下（25、200、400、600℃）的導(dǎo)熱性能，25℃下熱導(dǎo)率為0.141W/（m·K),600℃下熱導(dǎo)率為0.344W/（m·K）。從圖可知均隨著溫度上升，泡沫碳材料的熱導(dǎo)率呈現(xiàn)近似線性增長(zhǎng)。與泡沫碳材料多孔結(jié)構(gòu)密切相關(guān)的為氣相傳熱。氣相傳熱主要由....

圖4 泡沫碳材料的SEM圖

氣相傳熱主要由氣體的對(duì)流傳熱與氣體分子熱傳導(dǎo)組成。由圖4可知，泡沫碳材料中孔徑足夠小，可以有效阻斷材料中氣體的對(duì)流傳熱。而由分子動(dòng)力學(xué)理論可知?dú)怏w分子熱傳導(dǎo)主要通過高動(dòng)能分子與低動(dòng)能分子相互碰撞從而傳遞能量。若泡沫碳中的孔徑范圍小于氣體分子的平均自由程（一般均在納米級(jí)范圍內(nèi)），氣....

圖5 氧乙炔燒蝕30 s后的泡沫碳表面宏觀形貌

表3為氧乙炔隔熱對(duì)比試驗(yàn)考核的結(jié)果，氧乙炔氣流流量相等的情況下，C/C材料的正面峰值溫度要比泡沫碳材料低400℃，這是由于泡沫碳材料對(duì)氧乙炔火焰熱量的傳輸有明顯的阻隔作用，因此導(dǎo)致熱量積聚在材料表面。氧乙炔燒蝕30s情況下，C/C材料的正面峰值溫度為1810℃，背壁峰值溫度為....

本文編號(hào)：4027668