短切碳纖(xiān)維預製體是由短切碳纖維搭橋,通(tōng)過基(jī)體碳在搭(dā)接點將相鄰的纖維粘結起來,經碳化組成(chéng)的平麵疊加結構。它是一種新型的(de)碳(tàn)碳複合材(cái)料,除具有碳碳材料的諸(zhū)多優點外,還具有一些獨特的性能。例如,低密度(0.10~0.40 g/cm3 )、低熱導率(<0.21W/(m.K))、低熱膨(péng)脹(zhàng)係數(shù)(<0.024)、抗熱衝擊(jī)性(0.2~0.6 MPa)和高孔(kǒng)隙率(>50%)。這些獨特的優點使其(qí)在高溫隔熱領域具有廣(guǎng)泛的應用(yòng),目前主要應用於國外航(háng)天器的(de)熱(rè)防護材料(liào)和(hé)高溫爐用隔熱材料。
(圖示(shì):碳纖維)
短切碳(tàn)纖維預製體由於(yú)其(qí)具有低密(mì)度、低熱導率、低熱膨脹(zhàng)係數、高孔隙(xì)率等優點,使其在航天和高溫(wēn)隔熱領域有著廣(guǎng)闊(kuò)的應用前景。由於短切碳纖(xiān)維預製體是低密度(dù)碳碳複合材料,其具有(yǒu)碳碳複合(hé)材(cái)料的一係列優(yōu)點,也繼承了碳碳複合材(cái)料的(de)缺點。
碳碳複合材(cái)料是由碳(tàn)基體和增強碳纖(xiān)維(wéi)組成的,其(qí)組分(fèn)為不同形態的碳,而(ér)碳在高溫條件下很容易(yì)被氧化。碳碳複合材(cái)料在400℃以(yǐ)上就會(huì)迅速被氧化,各種性能出現明顯下降,碳碳複合(hé)材料的易氧(yǎng)化性能限製了(le)其在航空航天領域、軍事領(lǐng)域的進一步應用。
短切碳纖維製備短切碳纖維預製體的工(gōng)藝,主要目的是利用短切碳纖維纖細的形態(tài),使其能夠相互搭接,架構成三維(wéi)網絡結(jié)構,具有各向異性以及一定的剛性的成型方法。短切碳纖維預製體最初的(de)使用目的是作為美國航天器熱防護係統的保溫隔熱材料而進行(háng)研製的。
對於短切碳纖維預製體來說其(qí)原料簡單,主要是短切碳纖維和粘結劑,其成型工藝是關鍵。目前(qián)其製備工藝有:溶液浸漬法、真空成型法、重力沉降成型法,加(jiā)壓排液成型法等(děng)。考慮到經濟(jì)和方便(biàn),以及工藝和設(shè)備相(xiàng)對簡單,製備短切碳纖維預製體(tǐ)的主要方法是加壓排液法和真空成型工藝,其中真空成型法特別適合製備極高孔(kǒng)隙率的短切碳纖維(wéi)預製體。
目前短切碳纖(xiān)維預製體的製備方法主(zhǔ)要有真空成型和壓濾成型法。其中短切(qiē)碳(tàn)纖維預製體(tǐ)真空成型很早便被國外(wài)的(de)學者進行了研究並實現工業化。
國內目(mù)前進行的短切碳(tàn)纖維預(yù)製體成型方法為壓濾成(chéng)型法,該方法雖具有工業化前景,但目前尚未實現。對於真空成型製備短(duǎn)切碳(tàn)纖維預製體,國內尚無太多研(yán)究。因此,有必要對真空成(chéng)型短切碳纖維預製體進行係統研究,掌握相關知識,為填補我國航天材料在這一片的空白。