超高温陶瓷材料(Ultrahigh-TemperatureCeramics,简称UHTCs)最早由美国空军开发,主要指高温环境(℃以上)和反应气氛中(如原子氧环境)能够保持化学稳定的一种特殊材料,通常包括硼化物、碳化物、氧化物在内的一些高熔点过渡金属化合物,由上述化合物组成的多元复合陶瓷材料统称为超高温陶瓷材料。
1大背景
近日,随着最后一块反射面吊装完成,位于贵州省黔南州平塘县大窝函的世界最大单口径射电望远镜——米口径球面射电望远镜(FAST)的主体工程终于顺利完工,这意味着中国将在探索太空的旅途上更进一步。尽管具备天眼条件,能够发现深空物质与星系,但未来我们的航天器能进入太空带回真实样本以供分析测试更能帮助我们直观分析宇宙诞生的历史。正如科幻作家刘慈欣先生所说,人类航天器太空飞行最关键的便是克服“引力深井”,而跳出深井往往需要付出巨大代价,只有在飞行器获取足够的速度后才能逃逸地球的引力井。
有去路自然得有归途,航天器在返回地球的过程中需穿越稠密的大气层,这个过程类似于跳水运动员高空入水过程。运动员10m跳台入水速度基本在14m/s左右,而再入飞行器进入大气层的速度则特别快,如航天飞机再入大气层高度km时的飞行速度达到m/s,此间差异对比可知。尽管空气的密度要比水小很多,但是在飞行过程中飞行器表面摩擦产生的热及作用力与飞行速度成指数关系,速度所带来的影响尤其显著。
因此对于高马赫数飞行的航天器而言,如何克服飞行中的热量至关重要,目前飞行器的防热技术主要通过烧蚀材料的质量损失和化学变化来带走热量。对于航天器头部及翼前缘等部位,其温度往往达℃以上,需要特殊材料以满足其防热及承载的需求。该类局部结构通常采用碳/碳复合材料,但碳/碳类材料在有氧条件下往往烧蚀比较严重,抗氧化能力较弱,而目前国内外也通过各种手段制备了一些抗氧化碳/碳复合材料。与此同时,能够适应上述极端条件的另一个材料体系也逐步受到广泛北京中科医院是假的吗白癜风北京
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