短切碳纖維預製體是由短切碳纖維搭橋,通過基體碳在搭接點將相(xiàng)鄰的纖維粘結起來,經碳(tàn)化組成的平麵疊加(jiā)結(jié)構。它是一種新型的(de)碳碳複合材料,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(dǎo)率(<0.21W/(m.K))、低熱膨脹係數(<0.024)、抗熱衝擊性(0.2~0.6 MPa)和高孔隙率(>50%)。這些獨特的優點使其在高溫隔熱(rè)領域具(jù)有廣泛的(de)應用,目前主(zhǔ)要應(yīng)用於國外航天器的熱防護材料和高溫爐用隔熱材料。
(圖示:碳纖維)
短(duǎn)切碳纖(xiān)維(wéi)預製體由於其具有低密度、低熱(rè)導率、低熱膨脹係數、高孔隙率等優點,使其在航天和高溫隔熱(rè)領域有著廣闊的應用前(qián)景。由於短切(qiē)碳纖維預製體是低密度碳(tàn)碳複合材料,其具有碳碳複合材料的一係(xì)列優點,也繼承了碳碳複合材料的缺點。
碳碳複合材(cái)料是由碳基體和(hé)增強碳纖維組成的,其組分為不(bú)同形態的碳,而碳在高溫條件(jiàn)下很容(róng)易被(bèi)氧化。碳碳複合材料在400℃以上就會迅速被氧化,各種性能出(chū)現明顯下降,碳碳複合材料的易氧化性能限製了其在航空航天領域、軍事領域的進一步應用。
短切(qiē)碳纖維製備短切碳纖維預製體的(de)工藝,主要目的是利用短切碳纖維纖細的形(xíng)態,使其能夠相互搭接,架構(gòu)成三維(wéi)網絡結構,具有各向異性以(yǐ)及一定的剛性的成型方法。短切碳纖維預製體最初的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研製的。
對於短切碳(tàn)纖維預製體(tǐ)來說其原(yuán)料簡單,主要是短切碳(tàn)纖(xiān)維和粘結劑,其成型工藝是關鍵。目前其製備工藝有:溶液浸漬(zì)法、真空成型法、重力沉降成(chéng)型法,加壓排液成型法等。考慮到經濟和方便,以及工藝和(hé)設備相對簡單,製備短切碳纖維預製體的主要(yào)方法是加壓排液(yè)法和真空成型工(gōng)藝,其中真(zhēn)空成型法特別(bié)適合製(zhì)備極高孔隙率的短切碳纖維預製體。
目前短切碳纖維(wéi)預製體的製備方法主要有真空成型和壓濾成型法。其中短切(qiē)碳纖維(wéi)預製體真空成(chéng)型(xíng)很早(zǎo)便被國外(wài)的(de)學者進行(háng)了研究並實現(xiàn)工業化。
國內目前進行的短切碳纖維預製體成型(xíng)方法為壓濾成型法,該方法雖具有工業(yè)化前景,但目前尚未實現。對於真(zhēn)空成型製備短切碳纖維預製體,國(guó)內尚無太多研究。因此,有必要對真空成型(xíng)短切碳纖維預製(zhì)體進行係統研究,掌握相關知識,為填補(bǔ)我國航天材料在這(zhè)一片的空白。