航空航天领域越来越依赖碳纤维增强聚合物复合材料来建造卫星、火箭和喷气式飞机的结构。
但是这些材料的寿命受到它们处理热量的方式的限制。
来自佛罗里达州立大学高性能材料研究所的FAMU-FSU工程学院研究人员正在开发一种热屏蔽的设计，可以更好地保护那些速度极快的机器。他们的研究成果将发表在11月版的《碳》杂志上。
HPMI主任Richard Liang教授说:“现在，我们的飞行系统越来越高速，甚至进入了超音速系统，这是声速的5倍。”“当你有那么高的速度时，表面会有更多的热量。因此，我们需要一个更好的热保护系统。”
研究小组使用碳纳米管(碳原子呈圆柱形连接六边形)来制造防热板。这些纳米管的薄片也被称为“巴克基纸”，这种材料具有令人难以置信的导热和导电能力，这一直是HPMI的研究重点。研究人员将巴克基纸浸泡在一种名为苯酚的化合物制成的树脂中，从而制造出一种轻便、柔韧的材料，这种材料的耐用性也足以保护火箭或喷气式飞机在飞行时免受高温的伤害。
与它们所保护的基础相比，现有的防热板往往非常厚，HPMI的研究人员Ayou Hao说。
这种设计让工程师们建造了一个非常薄的保护层，就像一种皮肤，保护飞机并帮助支撑它的结构。
在建立了不同厚度的隔热层后，研究人员对其进行了测试。
其中一项测试是在样本上点燃火焰，看看它们是如何阻止热量到达原本要保护的碳纤维层的。之后，研究人员对样本进行弯曲，看看它们能保持多强。
他们发现，与对照样品相比，用巴克基纸制成的样品在散热和防止热量到达基层方面效果更好。与没有碳纳米管保护层的对照样品相比，它们也保持了强度和灵活性。
这种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开裂。它们也很轻，这对那些想要减轻飞机上任何东西重量的工程师来说是有帮助的，因为这些东西对飞机的飞行方式没有帮助。
该项目在2019年国家空间与导弹材料研讨会的同行评审海报中获得第二名，并在2019年材料与工艺工程推进协会大学研究研讨会上获得第三名。
郝说，这一认可有助于向美国空军科学研究办公室展示进一步研究的前景，后者在一定程度上支持了这项工作。
——文章发布于2019年11月14日
