什么是烧蚀材料? 烧蚀的概念?

在群星闪烁的夜晚,我们常看到有些小星体带着耀眼的亮光划破夜空,如箭似地从天空掠过,然后消失,这就是我们常说的流星。它们是从星际空间闯入地球大气圈的小天体,速度达每秒12~80千米。大部分流星在离地面50~140千米处会因与大气层摩擦产生的高温而烧毁。

其实,发射人造卫星的火箭或洲际导弹,飞行速度也和流星接近。它们在穿越或返回大气层时,也会和大气摩擦而产生高温,火箭头部的温度有时竟高达8000℃~12000℃,这一温度可以熔化目前我们所知的一切材料。但载人宇宙飞船和返回式人造卫星为什么能在如此高的温度下安全穿越大气层进入太空轨道,又能顺利返回地面而不被烧毁呢?

这就要靠所谓的烧蚀材料。烧蚀材料是在火箭头部和航天器再入舱的外表面包敷的一种特殊的保护层。当火箭在高速飞行中与大气摩擦,使温度骤然上升到几千摄氏度时,烧蚀材料就以“自我牺牲”的精神一层一层熔化、气化成为气体,把摩擦产生的热量带走,因而火箭里头的温度不会升高。只要用烧蚀材料作的保护层有足够的厚度,就可以保证火箭在穿越大气层的短暂时间内安然无恙。

我们可以通过酒精的使用来理解这一原理,当将蘸有酒精的棉花点着时,火光熊熊。酒精烧完,火焰熄灭,而棉花球的损坏是很轻微的。这是由于酒精在燃烧气化过程中,带走了热量。同一个道理,医生常利用酒精易气化的特点,在发高烧的病人皮肤上擦拭酒精,进行物理降温。这一点也许人人都有体会:当你在打针前,护士用酒精给打针部位消毒时,只要一擦上酒精,就会有凉飕飕的感觉。为什么?是酒精气化时把你表皮的热量带走了。

烧蚀材料能保护火箭内部在穿越大气层时安然无恙,就是因为它自身的气化带走了大量的热量。

不过烧蚀材料按烧蚀的机理或形式不同,可分为升华型、熔化型和碳化型三类。升华是材料由固体直接变成了气体。聚四氟乙烯、石墨、碳-碳复合材料就属于升华型的烧蚀材料,其中碳-碳材料用得最多。碳-碳复合材料用碳纤维或织物作为增强材料(像水泥中的钢筋),再用沉积碳或浸渍碳作为基体。碳-碳复合材料在3400℃以下具有很高的强度,超过3400℃就会气化,吸收并带走大量的热量。

石英和玻璃类材料属于熔化型烧蚀材料,其主要成分是二氧化硅,它在高温下有很高的粘度,熔融的液膜具有抗高速气流冲刷的能力,并能在吸收摩擦热后熔化和蒸发。

纤维增强酚醛塑料则属于碳化型烧蚀材料。它以纤维或布作为增强材料,再浸渍酚醛树脂作为基体。这种烧蚀材料的优点是抗烧蚀性好,碳层强度高,碳含量高、工艺性能好。

在我国航空航天事业的发展过程中,我国自20世纪70年代至今发射的所有返回式卫星都能安全地返回地面,这当中就有烧蚀材料的功劳。



返回大气层时,被熊熊烈火包围的载人飞船是怎样防热的?
一旦返回舱舱体受到高温侵袭,烧蚀材料防热层就会引火烧身,燃烧自己,消耗掉这些热量,从而保护飞船。安全返回地面的返回舱全都是“大黑脸”,像经历过火灾一样,就是烧蚀防热形成的结果。当烧蚀材料与大气摩擦时,它会受热...

请问在材料领域中,烧蚀与发汗有什么具体区别,性质差不多。
烧蚀是由于热,材料从表面融化、分解、气化,材料层层消失,同时相变潜热带走热量;发汗是仿生技术,相变材料在高温基材的孔洞中相变,带走热量,达到热防护作用

侵蚀与烧蚀的区别是什么?
侵蚀可以是不剧烈的化学反应或较为缓慢的对物质结构的破坏,例如流水对地下溶洞的侵蚀。烧蚀一般指燃烧或者剧烈的化学反应对物质结构的破坏,例如苛性钠对皮肤的烧蚀作用

烧蚀的拼音
航空航天领域: 在航天器重返大气层时,需要耐高温的烧蚀护盾来保护航天器免受高温的侵害。此外,火箭发动机和喷气发动机也需要考虑烧蚀问题。工程领域: 在一些高温高压工程应用中,需要研究和开发耐烧蚀材料,以提高设备的耐用...

烧蚀材料的性能要求
作为烧蚀材料,要求气化热大,热容量大,绝热性好,向外界辐射热量的功能强。烧蚀材料有多种,陶瓷是其中的佼佼者,而纤维补强陶瓷材料是最佳选择。近年来,研制成功了许多具有高强度。高弹性模量的纤维,如碳纤维、硼纤维、...

常见的复合材料有哪些?
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什么叫冷烧蚀?
热扩散、材料熔化的时间为几十ps。因此,在长脉冲激光作用下,电子气中沉积的激光能量在激光脉冲照射材料的时间间隔内就传给离子,并导致材料的加热、熔化甚至烧蚀。热力学效应在激光与材料相互作用中起重要作用。然而,当脉冲...

航天飞机外层的耐烧蚀材料是什么?(牺牲自己,保护别人, 自己气化散热...
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什么是“烧蚀法”
烧蚀法 也叫消熔法,它是将卫星表面用在高温下易熔化蒸发的高分子化合物如玻璃钢制成。在高温下,化合物开始分解为气体及残存的碳,这个过程要吸收大量热量。气体带走了一部分热量同时形成一层边界层,即对卫星结构包上了...

耐高温材料有哪些?
耐热聚合物可用作耐高温薄膜绝缘材料、耐高温纤维、耐高温涂料、耐高温粘合剂等。按照耐高温的时间,又分瞬间耐高温材料和较长时间的耐高温材料。前者在1000~10000℃能耐几秒到几分钟。其中烧蚀材料也是耐高温材料。例如在300~600℃,在...

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