获奖项目名称：

纳米孔杂化树脂基复合材料防隔热一体化技术与应用

第一完成单位：

华东理工大学

项目联系人：

龙东辉

联系人电话：

13564093427

联系人邮箱：

longdh@ecust.edu.cn

项目简介：

  高速飞行器是国家安全和国防战略的大国利器。在高速飞行过程中，飞行器机身表面温度高达1800℃，要求机身大面积防热材料兼具耐烧蚀维形、高效隔热、轻量化等多重功能，是飞行器研制的关键技术瓶颈之一。树脂基烧蚀型防热材料是成熟、经济的热防护技术，但面向临近空间高温、强氧化等极端热环境，存在高温易氧化、热导率偏高、密度偏大等瓶颈。相关技术及材料国外严格封锁且鲜有报道，必须自主创新研制。
  本项目面向高速飞行器机身大面积热防护系统的重大需求，从树脂基防热材料理性设计出发，提出“抗氧化基体-纳米孔结构-梯度化增强”的材料理念，研制出系列纳米孔杂化树脂基体与复合材料体系，实现了耐烧蚀维形、长时高效隔热、轻量化、低成本、易结构一体化制备等多重功能；进一步发明了树脂本体聚合及复合材料近净尺寸成型技术，形成了系列化防隔热结构产品，成功应用于10余款高性能航天飞行器，助力我国航天事业的快速发展。项目重要的技术发明包括：
  （1）发明了极端环境下树脂基防热材料主动设计方法。建立树脂成分-材料结构-使役性能之间的定量关系，用于纳米孔杂化树脂基复合材料智能设计与优化制备，精确预报了材料在不同极端热环境下的防隔热性能，实现了飞行器热防护系统设计的10%减重。
  （2）发明了纳米孔杂化树脂基复合材料制备关键技术。提出了“抗氧化基体-纳米孔结构-梯度化增强”设计思路，创制了纳米孔杂化酚醛树脂及其复合材料，实现了复合材料密度在0.3-1.2g/cm3可控制备以及力-热性能的协同优化。材料在最高1800℃、2600s的电弧风洞环境中近零烧蚀，兼具了长时防隔热一体化的功能。
  （3）发明了大尺寸复杂防热结构近净成型技术。攻克了低密度纤维预制体仿形设计与厚度压缩补偿控制、低粘度树脂流体边缘流动控制、复杂结构形性协同控制等关键技术，近净成型出变密度/变厚度/变尺寸等复杂防热结构，成功应用于多种型号飞行器。
  项目发表高水平论文51篇，授权16项发明专利、2项软件著作权，牵头制定2项国家军用标准。成果被航天总体单位评价为“将传统的烧蚀防热材料更新换代为低微烧蚀防隔热一体化材料，引领了大面积热防护技术发展方向”，相关制备技术推广应用于7家军工材料单位，成功应用于我国10余款高性能航天飞行器，发挥了“用的好，用得起”的重要作用，取得了显著的社会和经济效益。