A Biomimetic Bifunctional Composite Enabling Integrated Thermal Protection and Insulation for Ultra‐High‐Temperature TPS

材料科学 复合数 复合材料 保温 微观结构 双功能 热传导 多孔性 图层(电子) 纳米颗粒 热的 热阻 纳米技术 声子散射 碳纤维 粒子(生态学) 热保护 烧蚀 分散性 纳米制造 热导率 抗压强度 界面热阻
作者
Jiaqi Hou,Ruicong Chen,Chenglong Tan,Yaoying Zeng,Tianyu Liu,Qiangang Fu,Jiaping Zhang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:36 (35) 被引量:4
标识
DOI:10.1002/adfm.202526634
摘要

ABSTRACT The rapid development of advanced aircraft has heightened the demand for high‐performance thermal protection systems (TPS), yet existing materials struggle to balance ultra‐high‐temperature ablation resistance and thermal insulation. Inspired by the hair of polar bears, a biomimetic bifunctional composite with a “surface ablation resistance—inner thermal insulation” partitioned structure is designed and fabricated. This architecture comprises a dense ablation‐resistant layer composed of HfC nanoparticles / Carbon microspheres@HfC (HfC‐n/CMs@HfC) and a porous insulation layer consisting of monodisperse HfC hollow microspheres (HfC‐HMs, a material innovation synthesized herein). The composite with a mere 4 mm thickness withstands ablation at 2500°C for 1000 s with a 1638°C front‐back temperature difference, and maintains a 1724°C difference at 2600°C for 100 s. The excellent performance stems from the in‐situ formation of a dense HfO 2 layer by HfC‐n and CMs@HfC, which blocks heat and oxygen, coupled with HfC‐HMs suppressing gas conduction through the Knudsen effect within the hollow microstructure and diminishing solid conduction by phonon scattering at the nanoscale shells. Additionally, the composite exhibits a high compressive strength of 201.44 MPa. This work demonstrates that a composite can balance ablation resistance and thermal insulation, and offers a novel design strategy for next‐generation ultra‐high‐temperature TPS.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
刚刚
1秒前
3秒前
李健的小迷弟的应助被Xk采纳,获得10
3秒前
Dryad完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
5秒前
Yule发布了新的文献求助10
5秒前
sunheart发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
8秒前
哈哈哈完成签到,获得积分10
9秒前
希望天下0贩的0的应助被婵鹃采纳,获得10
9秒前
9秒前
10秒前
孙禹驳回了Orange的应助
10秒前
852的应助被cjx采纳,获得10
11秒前
14秒前
zorro3574完成签到,获得积分10
15秒前
半夏黄良完成签到,获得积分10
15秒前
CipherSage的应助被受伤的问蕊采纳,获得10
15秒前
sunheart完成签到,获得积分10
16秒前
柠檬雪宝糖完成签到 ,获得积分10
18秒前
18秒前
19秒前
wuzhei完成签到 ,获得积分10
19秒前
ddrose发布了新的文献求助10
19秒前
19秒前
19秒前
JUNLINGDENG完成签到,获得积分10
20秒前
认真初兰发布了新的文献求助10
20秒前
科研通AI6.4的应助被开心德地采纳,获得10
20秒前
20秒前
whiskyzz完成签到,获得积分10
20秒前
斯文败类的应助被乐观的羊青采纳,获得10
22秒前
22秒前
23秒前
23秒前
小小菜发布了新的文献求助10
24秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
拉伸高分子熔体中缠结行为的模拟和小角中子散射研究 1080
Encyclopedia of Modern Artificial Intelligence 1000
Особенности технологий и методов информационно-психологических войн СССР с Великобританией и США в период 1939-1953 гг 1000
Analyses de reconnaissances de dettes passées devant les échevins d'Ypres (1249-1291) 600
Cellulose and Cellulose Derivatives: Synthesis, Modification and Applications 600
Entre Praga y Madrid : los contactos checoslovaco-españoles (1948-1977) 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8146168
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9544800
关于积分的说明 21665851
捐赠科研通 7732207
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3422964
关于科研通互助平台的介绍 2547978
邀请新用户注册赠送积分活动 2465872