孔隙率经设计用于增强航天热防护的碳烧蚀体

多孔碳烧蚀体为航空航天器再入行星大气时提供经济高效的热防护。然而，对更遥远行星的探测要求开发能够承受更强热辐射条件的烧蚀体。在此，我们报道了受生物启发多孔碳绝缘体的研制，其孔径经有意调控，通过增强高温热辐射的散射来提升隔热性能。首先利用既有的多孔绝缘体热导率辐射贡献模型估算促进散射的孔径区间。在此理论分析基础上，我们确定了一种聚合物添加剂，其通过酚醛树脂与乙二醇混合物的聚合诱导相分离，可在所需尺寸范围内形成孔隙。采用光学与电子显微镜、孔隙率测定及力学测试来表征以不同树脂配方制备的多孔绝缘体的结构与性能。处于最优散射区间孔径的绝缘体使多孔结构的激光诱导损伤最多降低 42%，从而为制备用于高温增强热防护的碳烧蚀体提供了一条有前景且简便的途径。