高熵超高温陶瓷空心微球的制备与性能探索

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随着新一代高超声速飞行器朝着“更高马赫、更远航程、更大有效载荷、更强隐身效果”方向的快速发展,对轻质、隔热、耐高温、强吸波能力的热防护材料提出了迫切需求。超高温陶瓷具有优异的高温稳定性与抗氧化耐烧蚀性能,已成为高超声速飞行器热防护领域关键候选材料之一,但传统超高温陶瓷材料密度和热导率普遍较高,且材料的吸波能力距离实际应用尚存较大差距,难以满足未来发展需求,解决上述问题对于进一步推动材料的工程化应用具有重要意义。在此背景下,本项目从材料结构优化设计与材料体系优选两方面着手:(1)材料体系优选:优选高熵超高温陶瓷材料体系,相比于传统超高温陶瓷,高熵超高温陶瓷材料内部由于存在大量的晶格畸变,声子散射效果增强,有利于降低材料的热导率;同时高熵陶瓷材料内部相比于传统超高温陶瓷存在更多的界面,有利于电磁波能量损耗,可进一步提升材料的吸波性能。(2)结构优化设计:构筑空心结构,空心结构一方面可以实现对材料内部固相传导及对流传热效应的抑制,降低材料热导率,另一方面大量界面及空腔的存在可以促进电磁波界面极化与多重反射效应的增强,有利于电磁波能量的消耗致使材料吸波性能提升。因此,本项目将围绕高熵超高温陶瓷空心微球的制备与性能表征评价开展研究工作,首先制备SiO2空心微球模板,并优选低成本葡萄糖、酚醛等为碳源制备空心碳球,在此基础上采用熔盐法制备高熵超高温陶瓷空心微球并对其性能进行表征评价。