专门为超快飞机提供保护的薄型隔热罩

时间：2021-09-04 09:52:11 来源：

梁志勇（Richard）教授和研究员Ayou Hao持有碳纤维增强的聚合物复合材料，这些复合材料具有由碳纳米管片制成的保护性隔热板，该隔热板被加热到1900摄氏度。

航空航天世界越来越依赖碳纤维增强聚合物复合材料来构建卫星，火箭和喷气飞机的结构。

但是这些材料的寿命受到它们处理热量的方式的限制。

佛罗里达州立大学高性能材料研究所的FAMU-FSU工程学院研究人员小组正在开发一种隔热罩设计，以更好地保护那些极快的机器。他们的工作将在《 Carbon》十一月版上发表。

HPMI主任Richard Liang教授说：“目前，我们的飞行系统变得越来越高速，甚至进入了超音速系统，其速度是音速的五倍。”“当速度如此之高时，表面会发热量更多。因此，我们需要一个更好的热保护系统。”

该团队使用了碳纳米管来构建隔热罩，碳纳米管以圆柱状连接碳原子的六边形。这些纳米管的薄片也被称为“巴基纸”，这种材料具有令人难以置信的导热和导电能力，一直是HPMI研究的重点。通过将布基纸浸入由酚类化合物制成的树脂中，研究人员得以制造出一种轻质，柔软的材料，该材料也足够耐用，可以潜在地保护火箭或喷气式飞机的机体免受飞行时面临的强烈热量。

HPMI的研究人员Ayou Hao表示，现有的隔热罩与其保护的基座相比通常很厚。

这种设计使工程师可以建造一个非常薄的护罩，就像一种可以保护飞机并帮助支撑其结构的皮肤。

在建造了不同厚度的隔热罩之后，研究人员对它们进行了测试。

一项测试涉及向样品施加火焰，以查看它们如何防止热量到达本应保护的碳纤维层。之后，研究人员将样品弯曲以观察其剩余强度。

他们发现带有布基纸的样品在分散热量和阻止热量到达基层方面比对照样品更好。与没有纳米管保护层的对照样品相比，它们还保持了坚固和灵活。

灵活性是一种有益的品质。与典型的隔热材料陶瓷相比，纳米管在高温下不易破裂。它们的重量也很轻，这对于希望减轻飞机上任何不利于其飞行方式重量的工程师很有帮助。

该项目在2019年美国国家空间和导弹材料研讨会上获得同行评审海报中的第二名，并在2019年材料与过程工程进步学会大学研究研讨会上获得第三名。

郝说，这种认可有助于向美国空军科研办公室展示部分支持这项工作的美国科研工作，这是进一步研究的希望。

参考：刘哲，郝A，郝松林，张松林，尤里-塞缪尔·德苏雷特和梁启超，“轻型碳纳米管表面热屏蔽材料，碳纤维/双马来酰亚胺复合材料”，Carbon.DOI：2019年7月5日。
10.1016 / j.carbon.2019.07.018

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