耗散防热——碳材料抗氧化烧蚀原理创新与问题

摘要

传统防热材料是依靠自身的高熔点“忍受”热流或依靠缓慢烧蚀来延长寿命,其抗烧蚀能力必然受到材料熔点极限的限制.作者研究形成了耗散防热的设计理念:在石墨中加入低熔点、低沸点、还原性的金属、类金属,在烧蚀过程中金属汽化耗散热量,同时氧化耗散氧元素,并生成液态金属氧化物陶瓷膜.经过导弹鼻锥、固体火箭发动机喷管、燃气舵等模拟实际工况的地面实验,与C/C相比,线烧蚀率低1～2个数量级,制造周期缩短90％以上,而成本仅为其1/10.耗散防热材料的防热原理涵盖了以往的热沉防热、辐射防热、发汗防热等原理,还增加了氧耗散防热和热耗散防热,是我国的一种原创性材料设计也是新的防热原理,获得了工程界和防热材料领域研究者的广泛关注.