纤维化碳填料增强聚[(2,2,2-三氯乙氧基)/(芳氧基)]磷腈柔性耐烧蚀材料的性能研究

为解决碳纤维增强聚合物复合材料在热绝缘、机械强度与抗烧蚀性能难以平衡的难题，研究人员开发了含三氯乙氧基取代基的聚磷腈材料体系。通过研究碳纤维(CF)、碳纤维粉(CFP)及碳纳米纤维(CNF)等填料对聚磷腈复合材料的影响，发现添加10 phr纤维化碳填料的复合材料线性烧蚀率降低49.1%，成炭烧蚀率下降31.4%，机械性能提升57.5%，炭层致密化程度提高215%，其优异性能源于填料促进高石墨化低孔隙炭层形成。该研究为极端环境下的高性能热防护材料设计提供了新思路。

　　

碳纤维增强聚合物(CFRP)复合材料虽广泛应用于烧蚀材料领域，但如何协同优化其热绝缘性、机械强度和抗烧蚀性能仍是重大挑战。这项研究创新性地设计了一系列含三氯乙氧基取代基的聚磷腈(polyphosphazene)材料，通过引入纤维化碳填料（包括碳纤维(CF)、碳纤维粉(CFP)和碳纳米纤维(CNF)）显著提升了材料性能。实验数据显示，添加10 phr（每百份橡胶中的份数）填料的复合材料展现出突破性性能：线性烧蚀率直降49.1%，成炭烧蚀率锐减31.4%，本体机械性能飙升57.5%，而炭化层强度更是暴增215%。这种"开挂"般的性能提升，归功于纤维化碳填料诱导形成的致密炭层——其不仅孔隙率低得像纳米筛网，还具备高度石墨化(graphitization)特性，宛如给材料披上了"纳米级防弹衣"，有效阻隔热量与火焰的侵袭。该研究为新一代柔性热防护材料在航天器再入舱、高超音速飞行器等极端环境应用提供了革命性解决方案。