[发明专利]耐极端环境碳基复合材料主动热疏导和长寿命防氧化烧蚀结构及制备方法

权利要求书

1.一种耐极端环境碳基复合材料主动热疏导和长寿命防氧化烧蚀结构，其特征在于包括由高导热/承力预制体结构和热控基元构成的导热-承载预制体，导入多元高熵陶瓷后得到的陶瓷改性的碳基复合材料，以及在碳基复合材料表面制备抗氧化烧蚀涂层；所述高导热/承力预制体结构为采用中间相沥青纤维与聚丙烯腈基碳纤维混合编织的碳纤维结构；所述多元高熵陶瓷在复合材料内部呈现梯度或高低膨胀系数多层交替分布结构。

2.根据权利要求1所述耐极端环境碳基复合材料主动热疏导和长寿命防氧化烧蚀结构，其特征在于：所述热控基元为热解碳、石墨烯或导热金属。

3.根据权利要求1所述耐极端环境碳基复合材料主动热疏导和长寿命防氧化烧蚀结构，其特征在于：所述烧蚀结构在烧蚀条件下材料驻点温度降低200℃以上，氧乙炔烧蚀环境下抗烧蚀时间大于1500s。

4.一种制备权利要求1～5任一项所述耐极端环境碳基复合材料主动热疏导和长寿命防氧化烧蚀结构的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：采用中间相沥青纤维与聚丙烯腈基碳纤维混合编织工艺构筑高导热/承力预制体结构，在结构内制备热控基元，获得导热-承载预制体；

步骤2：将导热-承载预制体浸渍在多元高熵陶瓷浆料中，在导热-承载预制体内引入多元高熵陶瓷，再辅助沉积高织构热解碳或反应熔渗工艺对复合材料进行致密化处理，获得陶瓷改性的碳基复合材料；

浸渍过程为多次，每次浸渍的多元高熵陶瓷浆料组分的相对含量相同或不同，使得多元高熵陶瓷分布呈现梯度或高低膨胀系数交替分布结构；

步骤3：通过料浆涂刷-气相渗硅、反应熔渗、等离子喷涂或气相沉积工艺，在步骤2的陶瓷改性的碳基复合材料表面制备抗氧化烧蚀涂层。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：当所述热控基元为热解碳时，采用气相沉积工艺在纤维预制体内沉积高织构热解碳界面层。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：当所述热控基元为石墨烯时，采用气相沉积在纤维预制体内沉积石墨烯。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：当所述热控基元为导热金属时，采用浸渍或熔渗工艺在纤维预制体内引入导热金属。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤2的多元高熵陶瓷料浆为30-45wt.％的高熵陶瓷、50-65wt.％的无水乙醇、4-8wt.％的酚醛树脂。

9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤3的涂层材料为多元高熵陶瓷、SiC、MoSi₂等一种或者多种。

10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述每次浸渍的多元高熵陶瓷浆料组分的相对含量不同时为任意改变含量、或梯度增加、或梯度减少。