科普 | 防热复合材料学术资讯

防热复合材料是先进热防护系统设计研制的关键材料，在新型动力系统和载入式飞行器、重复使用运载器等方面具有不可低估的作用，是相关动力系统和飞行器先进性与可靠性的决定因素之一。

最新研发进展评述

在热防护系统中，防热复合材料发挥隔热、承载乃至透波、抗毁伤等功能，涉及特殊环境下材料的多种热响应以及多组元多尺度结构的高温演化。因此，防热复合材料研究具有显著的多学科交叉特点。高性能化、轻质化、多功能化、低成本化，跨学科基础研究和材料体系、制备方法创新研究是当前防热复合材料的研究热点。

国内外对比分析

伴随着航天技术的发展，我国防热复合材料研究和应用取得了一系列重要成果和突破，形成了覆盖应用基础研究、产品研制和质量保障的综合技术体系，为我国航天的发展做出了巨大贡献。近年来，在烧蚀型防热复合材料剥蚀控制、碳/碳复合材料抗氧化机制、热透波机制与热透波材料基础研究等方面取得了新的突破。以编织碳/酚醛复合材料为对象，揭示了跨升华区的烧蚀剥蚀机制、掌握了剥蚀控制技术。研制出了在2000℃以上表现为微量烧蚀的碳/碳复合材料，模拟条件下抗烧蚀性能与纯碳/碳相比提高50%以上。开展了高温高效隔热复合材料基础研究和材料研制，基于微结构和缺陷控制的刚性隔热瓦和纳米超级隔热材料典型性能够达到国外同类材料先进水平。

国外在发展中低密度碳/酚醛复合材料以降低空间探测器防热结构质量比,成功研制了PICA(Phenolic Impregnated Carbon Ablator)材料并应用于星尘返回器的防热罩。发展了难熔金属掺杂的第三代先进碳/碳复合材料，解决了金属与碳的物理、化学相容性问题。NASA格林研究中心正在研究增强的SiO2-Al2O3复合气凝胶体系,探索此类材料在飞行器热防护系统的潜在应用。NASA马歇尔空间中心也在探索新体系气凝胶材料在高温隔热领域的应用。

应用前瞻

防热复合材料在载人航天、探月与深空探测、高超声速飞行器等航天科技发展与航天工程有重大应用。