Our official English website, www.x-mol.net, welcomes your
feedback! (Note: you will need to create a separate account there.)
In Situ Ceramization of Nanoscale Interface Enables Aerogel with Thermal Protection at 1950 °C
ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2024-01-17 , DOI: 10.1021/acsnano.3c11129 Quan Yuan 1 , Liwei Yan 1 , Jinfeng Tian 1 , Weiyi Ding 1 , Zhengguang Heng 1 , Mei Liang 1 , Yang Chen 1 , Huawei Zou 1
ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2024-01-17 , DOI: 10.1021/acsnano.3c11129 Quan Yuan 1 , Liwei Yan 1 , Jinfeng Tian 1 , Weiyi Ding 1 , Zhengguang Heng 1 , Mei Liang 1 , Yang Chen 1 , Huawei Zou 1
Affiliation
|
Conventional carbon fiber felt-reinforced aerogel composites are often used as lightweight thermal protection systems (TPSs) for aerospace craft. However, due to their poor oxidation resistance, they have gradually failed to handle increasingly harsh thermal environments. In this work, a nanoscale composite coating interface of SiC-ZrC ceramic precursor is first constructed on the fiber surface. Subsequently, using the coated fiber felt as a three-dimensional skeleton and through polymerization-induced phase separation, an aerogel composite with excellent thermal protection in extreme thermal environments is prepared. Owing to the in situ ceramization of this nanoscale interface at ultrahigh temperatures, the back temperature of the 12 mm thick aerogel is only 147 °C after exposure to an oxyacetylene flame at 1950 °C for 70 s. Meanwhile, the central region of the aerogel recedes by only 7%. Not only does this work provide a way to enhance aerogels by constructing a self-ceramizable nanoscale interface it is also expected that the developed aerogel composite can be applied in the ultrahigh-temperature thermal protection of future aerospace craft.
中文翻译：
纳米级界面的原位陶瓷化使气凝胶在 1950 °C 下具有热保护
传统的碳纤维毡增强气凝胶复合材料通常用作航空航天器的轻质热保护系统（TPS）。然而，由于其抗氧化性较差，它们逐渐无法应对日益恶劣的热环境。在这项工作中，首先在纤维表面构建了SiC-ZrC陶瓷前驱体的纳米级复合涂层界面。随后，以涂层纤维毡为三维骨架，通过聚合诱导相分离，制备出在极端热环境下具有优异热防护性能的气凝胶复合材料。由于这种纳米级界面在超高温下原位陶瓷化，12毫米厚的气凝胶在1950℃的氧乙炔火焰中暴露70秒后，背面温度仅为147℃。与此同时，气凝胶的中心区域仅后退了 7%。这项工作不仅提供了一种通过构建自陶瓷化纳米级界面来增强气凝胶的方法，而且预计所开发的气凝胶复合材料可应用于未来航天器的超高温热防护。
更新日期：2024-01-17
中文翻译：
纳米级界面的原位陶瓷化使气凝胶在 1950 °C 下具有热保护
传统的碳纤维毡增强气凝胶复合材料通常用作航空航天器的轻质热保护系统（TPS）。然而，由于其抗氧化性较差，它们逐渐无法应对日益恶劣的热环境。在这项工作中，首先在纤维表面构建了SiC-ZrC陶瓷前驱体的纳米级复合涂层界面。随后，以涂层纤维毡为三维骨架，通过聚合诱导相分离，制备出在极端热环境下具有优异热防护性能的气凝胶复合材料。由于这种纳米级界面在超高温下原位陶瓷化，12毫米厚的气凝胶在1950℃的氧乙炔火焰中暴露70秒后，背面温度仅为147℃。与此同时，气凝胶的中心区域仅后退了 7%。这项工作不仅提供了一种通过构建自陶瓷化纳米级界面来增强气凝胶的方法，而且预计所开发的气凝胶复合材料可应用于未来航天器的超高温热防护。
京公网安备 11010802027423号