SiO2气凝胶增强碳泡沫复合材料的制备工艺及性能

作者：王斌 罗晓宇 赵益君 周晓蕊 朱晨静

单位：1.西安工程大学材料工程学院2.陕西航空电气有限责任公司

关键词：碳泡沫  二氧化硅气凝胶  热性能  压缩强度

分类号：

出版年,卷(期):页码：2022,50(5):1316-1324

DOI：10.14062/j.issn.0454-5648.20210374

摘要：

碳泡沫复合材料因其特有的多孔结构，在隔热、储能、吸附等领域具有广阔的应用前景。为进一步改善其力学、隔热性能，本工作以锆改性酚醛树脂、酚醛空心微球为原料，Si O2 气凝胶为增强相，通过模压成型-碳化工艺制得 SiO2气凝胶改性碳泡沫复合材料。采用扫描电子显微镜、万能试验机、比表面积及孔径分布测试仪等研究了 SiO2 气凝胶含量对碳泡沫复合材料的微观结构、压缩强度及抗氧化性能的影响；采用热常数仪研究了改性前后碳泡沫复合材料的热导率，分析其高温传热行为。结果表明：Si O2 气凝胶弥散分布在碳泡沫韧带和微球表面处，并未改变碳泡沫的泡孔结构；当 Si O2 气凝胶的含量为2%（质量分数）时，压缩强度和比压缩强度达到最大值，分别为 19.39 MPa 和 42.17 MPa·cm3/g，较改性前分别提高了 106.7%和79.8%。引入适量 Si O2 气凝胶，可阻碍热量传播路径，限制辐射传热；当其含量为 5%时，碳泡沫复合材料的隔热性能与抗氧化性能最佳，800 ℃的热导率仅为 0.447 W/（m·K），较改性前降低了 38.9%;700 ℃等温氧化 30 min，碳泡沫质量损失为 18%。

基金项目：

国家自然科学基金(51802244)； 国家留学基金(201708610036)； 陕西省科技厅重点研发计划项目(2020NY-154)； 陕西省教育厅重点科学研究计划协同创新中心项目(20JY027)；

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