本技术介绍了一种新型有机无机杂化磷酸盐复合材料及其制备工艺。该材料由多孔磷酸盐和酚醛树脂构成,其中磷酸盐材料含有氧化锆和磷元素,旨在提高材料的防热和隔热性能。
背景技术
随着高超声速飞行器飞行速度与续航时间的不断升级,使得飞行器表面的气动加热环境愈加苛刻,累计气动加热更加严重。高超声速飞行器在大气层飞行期间会与稠密大气相互作用,由于激波强压缩,使飞行器的一部分动能转变成为气体的内能,从而使绕流气体的温度急剧升高,导致气体分子可能出现离解甚至电离等一系列物理化学现象。这些高温气体效应的出现使高超声速飞行器不仅处于极其苛刻的气动加热环境,而且还使飞行器外壁面热防护材料和结构的服役环境十分复杂。传统的防隔热耐烧蚀材料虽然在一定程度上解决了这个问题,但仍然存在一些难以忽视的缺陷。
首先,许多现有的防隔热材料在高温环境下性能衰减严重,尤其是在极端温度下,如航天器重返大气层时所面临的极高温度,传统材料往往无法承受,导致隔热效果大打折扣,甚至可能因为材料熔融或分解引发安全问题。此外,这些材料的热导率通常较高,不利于热量的有效阻隔,影响了整体的隔热效果。
其次,很多防隔热材料的机械强度较低,易受外力破坏,这在需要承受复杂应力环境的场合中是一大挑战。例如,在航空航天领域,材料不仅要承受高温,还必须具备足够的强度以抵抗飞行过程中的冲击和振动。然而,传统的隔热材料往往在这两方面难以兼顾。
再者,部分防隔热材料在使用过程中会产生有害物质,对环境造成污染。而且,这些材料的生产成本往往较高,限制了其大规模应用的可能性。
针对以上问题,有机/无机杂化磷酸盐材料作为一种新型的防隔热耐烧蚀材料,因其独特的性能优势,逐渐引起了人们的广泛关注。这类材料由有机物与无机物通过复合形成,兼具有机材料的柔韧性和无机材料的稳定性,使其在保持良好隔热性能的同时,具有较高的机械强度和良好的耐高温性。更重要的是,有机/无机杂化磷酸盐材料的制备原料来源广泛,成本相对低廉,且生产工艺相对环保,符合当前社会对绿色材料的需求。
然而,尽管有机/无机杂化磷酸盐材料展现出巨大的潜力,但其在实际应用中的性能优化、结构设计以及相关制备工艺的研究仍处于初级阶段。如何进一步提升其隔热效率,增强其抗烧蚀能力,延长使用寿命,降低生产成本,以及探索更多元化的应用领域,都是当前亟待解决的问题。
实现思路