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  熱防護(hù)技術(shù)作為空間任務(wù)飛行器亟待解決的關(guān)鍵核心技術(shù)之一，是飛行器面向工程實(shí)際應(yīng)用時(shí)一個(gè)無法回避且必須突破的難題。因此，迫切需求一種兼具低密度輕質(zhì)、高效隔熱、自熄阻燃、高強(qiáng)度等特點(diǎn)的新型熱防護(hù)材料。

圖1 PBO氣凝膠的隔熱性能考核及其離火自熄性能實(shí)驗(yàn)

  針對(duì)上述關(guān)鍵問題，江西理工大學(xué)張思釗、熊仕顯、肖蕓蕓等通過調(diào)控溶膠凝膠所浸溶劑與聚合物網(wǎng)絡(luò)骨架間的交互作用，采用低成本的常壓干燥方法設(shè)計(jì)合成了一種輕質(zhì)、納米多孔、自熄阻燃、隔熱絕緣、易加工成型的聚苯并噁嗪氣凝膠材料（見圖1和圖2）。該材料在1200℃的嚴(yán)酷火焰溫度下，可呈現(xiàn)觸火燃燒和離火自熄的優(yōu)良特性；單面加熱測(cè)試數(shù)據(jù)表明，當(dāng)熱面溫度為65.8℃時(shí)，即使經(jīng)過400 s的持續(xù)加熱過程，其冷面溫度依然可保持在36.4℃，加熱全過程結(jié)束后的溫升僅為0.6℃；壓縮性能測(cè)試證實(shí)材料具有高強(qiáng)度的力學(xué)特性，并間接反映了其良好的抗壓能力和抗剪切能力；同時(shí)所得材料還具有易加工成型的特點(diǎn)，有望滿足航空航天領(lǐng)域?qū)Υ蟪叽鐝?fù)雜異形結(jié)構(gòu)件工程化應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)需求。

圖2 PBO氣凝膠的化學(xué)組成、樣品、微觀結(jié)構(gòu)及其隔熱/自熄性能測(cè)試

  相關(guān)成果以“Nanoporous Polybenzoxazine Aerogels for Thermally Insulating and Self-Extinguishing Materials in Aerospace Applications”為題，于7月23日在美國化學(xué)會(huì)期刊ACS Applied Nano Materials上正式在線出版。這項(xiàng)工作不僅證明了一種潛在可能的熱防護(hù)材料，而且提出了通過調(diào)控溶劑與網(wǎng)絡(luò)骨架間相互作用的同時(shí)優(yōu)化隔熱性能及其自熄性能的方案, 為發(fā)展具有實(shí)際應(yīng)用潛力的臨近空間飛行器熱防護(hù)材料提供了新思路。

  論文的第一作者為江西理工大學(xué)青年教師熊仕顯，第二作者為江西理工大學(xué)2019級(jí)碩士研究生楊越，江西理工大學(xué)青年教師肖蕓蕓為重要合作作者，通訊作者為江西理工大學(xué)青年教師張思釗。本工作的開展得到了江西省自然科學(xué)基金、中國博士后科學(xué)基金面上資助等項(xiàng)目的支持。

  論文信息：Shixian Xiong, Yue Yang, Sizhao Zhang,* Yunyun Xiao, Hui Ji, Zhouyuan Yang, and Feng Ding. Nanoporous Polybenzoxazine Aerogels for Thermally Insulating and Self-Extinguishing Materials in Aerospace Applications. ACS Applied Nano Materials, 2021, 4, 7280-7288.

  原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsanm.1c01253