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公开(公告)号：CN118505934B
公开(公告)日：2024-10-18
申请号：CN202410954854.7
申请日：2024-07-17
申请人： 中国科学院金属研究所
IPC分类号： G06T17/20 , G06T9/00 , G16C60/00 , G06F30/23 , G06F111/08
摘要： 本发明涉及热防护材料领域，具体涉及一种轻质碳基热防护材料三维结构模型的重构方法。包括如下步骤：获取大量碳气凝胶样品的扫描电镜图像，训练基于变分自编码机的图像生成模型；对于给定样品的扫描电镜图像，采用图像生成模型预测该样品在不同截面处微观形貌的灰度图像，并将灰度图像映射为二维概率数组；将不同二维概率数组相互堆叠，组成三维概率数组；基于三维概率数组进行随机行走，并采用半径与格点概率值成正比的球体表示行走过程中被采样的数组格点；基于布尔运算组合通过随机行走采样的所有球体，重构三维结构模型。基于本发明重构得到的三维结构模型不仅能准确表征碳气凝胶样品的微观形貌，同时还具有完全连通性。
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公开(公告)号：CN116891384B
公开(公告)日：2024-09-10
申请号：CN202310756621.1
申请日：2023-06-26
申请人： 中国科学院金属研究所
IPC分类号： C04B35/80 , C04B35/565 , C04B35/58 , C04B35/50 , C04B35/16 , C04B35/622
摘要： 本发明公开了一种SiBCN‑RE2Si2O7协同改性碳化硅陶瓷基复合材料及其制备方法，属于复合材料制备技术领域。该方法包括：(1)半致密碳化硅陶瓷基复合材料制备；(2)SiBCN陶瓷改性组元引入；(3)RE2Si2O7陶瓷改性组元引入；(4)SiBCN陶瓷与RE2Si2O7陶瓷交替重复多次引入获得致密的SiBCN‑RE2Si2O7协同改性碳化硅陶瓷基复合材料。本发明通过先驱体浸渍裂解工艺直接将RE2Si2O7与SiBCN引入到碳化硅陶瓷复合材料基体中，二者分布于纤维层间并形成类胶囊结构；SiBCN的自愈合效应以及含RE2Si2O7复相硅酸盐保护膜的形成赋予该复合材料优异的抗水/氧/盐腐蚀性能。
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公开(公告)号：CN118505934A
公开(公告)日：2024-08-16
申请号：CN202410954854.7
申请日：2024-07-17
申请人： 中国科学院金属研究所
IPC分类号： G06T17/20 , G06T9/00 , G16C60/00 , G06F30/23 , G06F111/08
摘要： 本发明涉及热防护材料领域，具体涉及一种轻质碳基热防护材料三维结构模型的重构方法。包括如下步骤：获取大量碳气凝胶样品的扫描电镜图像，训练基于变分自编码机的图像生成模型；对于给定样品的扫描电镜图像，采用图像生成模型预测该样品在不同截面处微观形貌的灰度图像，并将灰度图像映射为二维概率数组；将不同二维概率数组相互堆叠，组成三维概率数组；基于三维概率数组进行随机行走，并采用半径与格点概率值成正比的球体表示行走过程中被采样的数组格点；基于布尔运算组合通过随机行走采样的所有球体，重构三维结构模型。基于本发明重构得到的三维结构模型不仅能准确表征碳气凝胶样品的微观形貌，同时还具有完全连通性。
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公开(公告)号：CN117923467B
公开(公告)日：2024-06-28
申请号：CN202410322920.9
申请日：2024-03-21
申请人： 中国科学院金属研究所
IPC分类号： C01B32/05 , C01B32/15 , B01J13/00 , H01G11/24 , H01G11/30 , H01G11/32 , B01J20/20 , B01J20/28 , B01J20/30 , B01D53/02 , B01J21/18 , B01J35/23 , B01J35/51 , B01J32/00
摘要： 本发明属于碳气凝胶技术领域，具体涉及一种碳气凝胶微球及制备方法与应用。传统碳气凝胶微球在粉碎的过程中不可避免引入一些杂质，不利于微球的电化学性能；本发明公开了一种碳气凝胶微球及制备方法与应用，包括以下步骤：将酚醛树脂和固化剂加入有机溶剂中搅拌溶解，得到前驱体溶液；将前驱体溶液加入到油相介质中搅拌，通过反应诱导相分离得到酚醛气凝胶微球得到碳气凝胶微球产品。本发明促使体系自由能发生变化进而诱导旋节线分解，通过控制原料配比、流体剪切速率和炭化温度可实现气凝胶微球粒径和比表面积的有效调控，且此合成方法成本低、周期短的优势。
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公开(公告)号：CN116082065B
公开(公告)日：2024-03-26
申请号：CN202310060514.5
申请日：2023-01-16
申请人： 中国科学院金属研究所
IPC分类号： C04B41/87
摘要： 本发明公开了一种提高碳纤维增强碳基或陶瓷基复合材料表面抗氧化涂层烧结致密度的方法及复合抗氧化涂层，属于碳基和陶瓷基复合材料抗氧化技术领域。在涂层浆料中添加HfSi2、ZrSi2并在涂层烧结过程中引入少量氧气，将HfSi2‑ZrSi2在涂层烧结过程中原位氧化生成SiO2自愈合相并产生体积膨胀，填补涂层中孔隙、裂纹等，显著改善传统浆料‑烧结工艺制备涂层时存在的致密度差、结合强度低等问题。本发明所述涂层体系可以在最高2000℃甚至以上对碳纤维增强碳基、陶瓷基复合材料进行良好的氧化和烧蚀防护。
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公开(公告)号：CN114436679B
公开(公告)日：2023-04-11
申请号：CN202111309971.0
申请日：2021-11-08
申请人： 中国科学院金属研究所
IPC分类号： C04B41/87
摘要： 本发明公开了一种防热‑隔热‑承载一体化轻质碳‑陶复合材料及其制备方法，属于超高温热防护材料技术领域。该材料为碳‑陶双层梯度一体化结构，表层为200～500μm的SiC或改性SiC陶瓷层，起到超高温抗氧化、抗烧蚀作用，底层为高强韧纤维增强的多孔碳层，起到超高隔热、承载作用。采用表层限域陶瓷化原位反应技术，通过在轻质碳基复合材料表面设置多孔扩散障碍层、改沸腾蒸发为平面蒸发以促使气态硅与碳适度反应并限域进行，实现了对轻质碳基复合材料的选择性陶瓷化，获得梯度过渡的高结合强度SiC或改性SiC原位陶瓷转化层。本发明材料具有优异的超高温热防护性能，材料背温显著降低。
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公开(公告)号：CN114988904A
公开(公告)日：2022-09-02
申请号：CN202210554174.7
申请日：2022-05-19
申请人： 中国科学院金属研究所 , 北京动力机械研究所
IPC分类号： C04B35/83 , C04B35/622 , C04B35/84 , C04B35/524 , B01J13/00
摘要： 本发明公开了一种通过棉花纤维表面官能化实现超低密度、超低热导炭气凝胶复合材料的制备方法，属于炭气凝胶制备领域。本发明以间苯二酚、甲醛为反应单体，碳酸钠为催化剂，去离子水为溶剂，棉花纤维为增强体，过氧化氢为棉花纤维处理液，将配制好的反应溶液浸渍处理棉花纤维增强体后，经凝胶、老化、干燥、碳化得到炭气凝胶复合材料。本发明采用预处理后棉花纤维作为增强体，可使反应单体在极低溶胶浓度下依附棉花纤维表面形核、长大，并发展成丰富的三维凝胶网络；热解后可实现棉花纤维增强体与酚醛基体在碳化过程中的协同收缩，避免由于纤维的引入使复合材料热导率显著增加的普遍问题，有利于超低热导、无裂纹、大尺寸样件的合成。
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公开(公告)号：CN114409424A
公开(公告)日：2022-04-29
申请号：CN202111499575.9
申请日：2021-12-09
申请人： 中国科学院金属研究所 , 北京动力机械研究所
IPC分类号： C04B35/83 , C04B35/624 , B01J13/00 , C04B38/00
摘要： 本发明公开了一种水相常压干燥制备低密度、高强度、大尺寸碳气凝胶复合材料的方法，属于碳气凝胶制备技术领域。该方法为：1)配制前驱体溶胶；2)溶胶/棉纤共混；3)凝胶、老化；4)水相常压干燥；5)炭化。本发明将棉花纤维作为第二引入相，利用棉纤的空芯结构在纳米孔凝胶体中起到干燥排水管道作用，有效降低了毛细压力，使干燥收缩率降低约50％。棉纤较大的长径比有利于大尺寸样件成型。本发明获得了体密度0.30‑0.35g/cm3，压缩强度3‑8MPa，热导率0.08‑0.11W/mK，尺寸100×100×30mm以上量级的碳气凝胶复合材料，有望作为新型高温隔热材料应用于航天热防护及民用隔热。
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公开(公告)号：CN113860909A
公开(公告)日：2021-12-31
申请号：CN202111231928.7
申请日：2021-10-22
申请人： 中国科学院金属研究所
IPC分类号： C04B38/06 , C04B35/83 , C04B35/52 , C04B35/622
摘要： 本发明公开了一种隔热‑承载一体化轻质碳基复合材料的制备方法，属于纤维增强多孔碳制备技术领域。该方法为：1)配制线性酚醛树脂反应溶液；2)酚醛纤维表面活化处理；3)浸渍活化酚醛纤维毡；4)交联固化；5)常压干燥；6)炭化。本发明采用价格相对低廉的线性酚醛树脂取代小分子单体作为纳米多孔碳的合成原料，采用活化酚醛有机毡代替传统碳纤维毡作为纳米孔碳基体的新型增强体，无需繁冗的溶剂置换步骤，直接通过常压干燥，实现了轻质、高强、低热导、大尺寸纳米孔碳基复合材料的制备。此材料具有优异的高温尺寸稳定性及超高温隔热性能，有望作为新型刚性隔热材料应用于具有耐超高温‑隔热‑承载一体化需求的航天热防护领域。
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