多尺度互穿/互连网络设计赋予全碳气凝前所未有的热力学性能,用于极端环境下的绝热
Xinyi Chang1, Fan Wu1, Xiaota Cheng1
1Innovation Center for Textile Science and Technology, College of Textiles, Donghua University, Shanghai, 201620, China.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|November 1, 2023
概括
新的碳气凝为高超音速车辆提供了卓越的热保护. 这一突破使热量和应力转移脱,使极端航空航天环境的轻量级,耐高温材料成为可能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 航空航天工程 航空航天工程
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 碳气凝对高超音速车辆的热保护具有前景,因为其密度低,耐高温.
- 现有的3D气凝面临着平衡增压和机械性能的挑战.
- 构建块和组装控制的单调性质限制了当前的气凝能力.
研究的目的:
- 开发具有改进的热力学和绝缘性能的先进碳气凝.
- 在气凝结构中解离应力和传热机制.
- 为极端的航空航天应用创造一种新的热保护材料.
主要方法:
- 一个空间有限的组装策略,使用多尺度的低维纳米碳.
- 设计具有准封闭细胞壁的等级细胞结构.
- 使用纳米纤维框架覆盖纳米颗粒聚合薄膜.
主要成果:
- 在全碳气凝中实现了独特的热力学和绝缘性权衡.
- 证明的飞重密度 (24 mg cm−3).
- 呈现出恒温压缩性 (-196-1600 °C) 和低热导率 (0.04829 W m-1 K-1 在 300 °C).
结论:
- 开发的局限于空间的组装策略有效地将压力和热传输脱.
- 由此产生的分层碳气凝为高超音速车辆提供了卓越的热保护.
- 这项创新为未来在恶劣环境中的航空航天探索提供了卓越的热保护材料.


