Si-Zr陶瓷涂层碳纤维

1000 °C 烧后质量留存 47.5 wt%

在碳纤维表面原位形成SiO₂–ZrO₂陶瓷涂层，作为氧气扩散屏障，显著提升酚醛气凝胶复合材料的抗氧化和抗烧蚀性能。

Ye, Yongqiang · Xu, Bo · Yanmei, Xiong · Yang, Xueyuan · Huang W.

Composites Part B: Engineering 2026

具体参数

质量保留率

{'zh': '47.5', 'en': '47.5'} wt%

线烧蚀率

{'zh': '0.0160', 'en': '0.0160'} mm/s

质量烧蚀率

{'zh': '0.0048', 'en': '0.0048'} g/s

密度

{'zh': '0.70', 'en': '0.70'} g/cm³

技术优势

抗热氧化

碳纤维表面的SiO₂–ZrO₂陶瓷涂层在高温下形成致密连续陶瓷层，有效阻挡氧气扩散，使复合材料在1000 °C空气暴露后质量保留率从2 wt%提升至47.5 wt%。

低烧蚀率

氧乙炔焰测试（2 MW/m²，60 s）下，复合材料线烧蚀率仅0.0160 mm/s，质量烧蚀率0.0048 g/s，表面形成致密陶瓷层保护底层结构。

轻质高强

复合材料密度仅约0.70 g/cm³，同时保持高压缩强度，适合对重量敏感的热防护应用。

应用场景

• 热防护材料：替代PICA用于再入飞行器热防护，重量更轻且耐氧化烧蚀。
• 高温抗氧化涂层：在碳纤维表面形成陶瓷涂层，直接作为高温抗氧化屏障。
• 轻质烧蚀材料：以气凝胶基体和涂层纤维实现低密度下抗烧蚀，用于航天器壳体。
• 碳纤维复合材料：通过纤维改性提升碳纤维复合材料在高温有氧环境中的适用性。