气凝胶复合材料中遮光剂及纤维的掺杂方法

• 作者: 唐桂华 赵越 郭江峰
• 来源期刊: 科学通报
• 关键词: 气凝胶 遮光剂 纤维 最佳掺杂粒径 最佳掺杂量 多层掺杂
• 年，卷（期）: 2017,（21）
• 所属期刊栏目: 工程热物理
• 页码范围: 2442-2450
• 页数: 9页
• 语种: 中文
• DOI: 10.1360/N972016-00539

摘要

二氧化硅气凝胶广泛用于各种航天器、飞行器的热防护中,添加遮光剂或纤维能大大改善其在高温下的隔热性能.本文通过计算辐射特性得到遮光剂和纤维不同温度下的最佳掺杂粒径,在复合材料等效热导率最小时得到最佳掺杂量,并应用优化结果设计了具有温度梯度的多层掺杂方案.研究发现:遮光颗粒和纤维的最佳掺杂直径随温度增加而减小,掺杂量随温度增加而增加,研究的4种遮光剂(碳黑、SiC、ZrO2和TiO2)中,碳黑具有最好遮光效果,但高温下会被氧化,SiC在高温下具有较好的遮光效果;石英纤维多层掺杂具有最小有效热导率,碳黑与SiC遮光剂和石英纤维共同掺杂对辐射传热的抑制最强.气凝胶复合材料背温实验结果有效证实了掺杂优化方法的正确性.