tin tức

Trong thiết kế bảo vệ nhiệt cho các sản phẩm hàng không vũ trụ, đối với các bộ phận yêu cầu độ dày đáng kể, có hình dạng phức tạp hoặc dễ bị nứt do ứng suất, vật liệu composite thường được sử dụng thay thế cho các lớp phủ bảo vệ nhiệt truyền thống. Hơn nữa, cấu trúc bảo vệ nhiệt composite mang lại nhiều lựa chọn chế tạo linh hoạt: chúng có thể được tạo hình nhanh chóng trực tiếp lên vị trí bảo vệ nhiệt cụ thể, hoặc có thể được liên kết vào vị trí bằng cách sử dụng các ống bảo vệ nhiệt composite được chế tạo sẵn, do đó mang lại những lợi thế rõ rệt của một quy trình chuẩn bị hiệu quả và thuận tiện. Hiện nay, vật liệu composite sợi thủy tinh phenolic được sử dụng rộng rãi trong các cấu trúc bảo vệ nhiệt nhờ nhiều ưu điểm, bao gồm độ ổn định cấu trúc, khả năng chịu nhiệt độ cao, độ bền cháy cao, tốc độ mài mòn thấp, độ bền cơ học cao và độ dẻo dai va đập tuyệt vời.

Vật liệu composite sợi thủy tinh phenolicVật liệu này có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực hàng không vũ trụ. Cơ chế bảo vệ nhiệt của chúng bao gồm sự tương tác hiệp đồng của nhiều quá trình bảo vệ, bao gồm ức chế dẫn nhiệt, phân hủy nhiệt thu nhiệt, cách nhiệt do lớp than tạo ra và hỗ trợ cấu trúc. Bài báo này sẽ chủ yếu phân tích cơ chế bảo vệ nhiệt từ các khía cạnh ức chế dẫn nhiệt, phân hủy nhiệt thu nhiệt và cách nhiệt do lớp than tạo ra.

1. Ức chế dẫn nhiệt

Trong vật liệu composite sợi thủy tinh phenolic, bản thân ma trận nhựa phenolic có độ dẫn nhiệt thấp, giúp làm chậm đáng kể sự dẫn nhiệt từ bên ngoài. Khi vật liệu composite tiếp xúc với môi trường nhiệt độ cao gặp phải trong quá trình bay, nhiệt ban đầu lan truyền từ bề mặt ngoài vào bên trong. Tuy nhiên, cấu trúc chuỗi phân tử lớn vốn có trong ma trận nhựa phenolic cản trở các đường dẫn nhiệt, do đó làm giảm đáng kể tốc độ truyền nhiệt. Đồng thời, sự hiện diện của các sợi thủy tinh trong vật liệu composite càng làm thay đổi các đường dẫn nhiệt bên trong. Hơn nữa, giao diện giữa các sợi thủy tinh và nhựa phenolic có điện trở nhiệt cao; do đó, nhiệt gặp thêm trở ngại khi truyền qua giao diện này, càng ức chế quá trình dẫn nhiệt và làm giảm hiệu quả tốc độ tăng nhiệt độ bên trong vật liệu composite.

2. Nhiệt phân thu nhiệt

Khi tiếp xúc với môi trường bên ngoài có nhiệt độ cao, nhựa phenolic trải qua các phản ứng phân hủy nhiệt liên tục. Quá trình phân hủy nhiệt này là một phản ứng thu nhiệt: khi hấp thụ năng lượng nhiệt, các liên kết hóa học bên trong các phân tử nhựa phenolic bị phá vỡ, khiến vật liệu phân hủy thành các khí phân tử nhỏ và cặn cacbon. Quá trình này tiêu thụ hiệu quả năng lượng nhiệt truyền từ môi trường bên ngoài đến bề mặt vật liệu composite, do đó đồng thời làm giảm nhiệt độ bề mặt của vật liệu composite. 3. Cách nhiệt thông qua lớp than

Khi phản ứng nhiệt phân diễn ra, một lớp than dần dần hình thành trên bề mặt của vật liệu.vật liệu composite nhựa phenolicLớp than này có cấu trúc xốp, với các lỗ rỗng chứa đầy khí có độ dẫn nhiệt cực thấp; đặc điểm này giúp tăng cường khả năng cách nhiệt của vật liệu composite. Đồng thời, lớp than có bề mặt cứng chắc, có khả năng chịu được áp suất khí động học và tải trọng cơ học nhất định, nhờ đó bảo vệ vật liệu không bị than hóa bên dưới khỏi tác động mài mòn của dòng khí nhiệt độ cao. Lớp than hình thành trên bề mặt vật liệu composite không chỉ có chức năng cách nhiệt mà còn, ở một mức độ nhất định, làm giảm sự hao hụt khối lượng của vật liệu composite, từ đó kéo dài tuổi thọ của cấu trúc bảo vệ nhiệt.