熱防護材料的案例
用于極端環境下的熱防護材料——仿貝殼納米復合氣凝膠
來源 | Advanced Materials
01
背景介紹
極端環境（如深空和深海）對氣凝膠材料的熱防護性能提出了更高要求：一方面，氣凝膠需兼具超低熱導率（< 20 mW m
-1K
-1）和優異力學性能（高剛性、高柔性、超彈性等）；另一方面，需突破低成本和易規模化的氣凝膠制備技術，也讓原本艱巨的任務變得更加困難。
02
成果掠影
近日，東華大學朱美芳院士團隊設計并構筑了“多孔磚和纖維”結構的仿貝殼納米復合氣凝膠（SCQs），通過在層狀纖維素納米纖維凝膠網絡中原位生長介孔無機礦物來實現。基于跨維度、跨尺度的結構適配工作原理，該有機無機納米復合SCQs在環境壓力干燥過程中具有快速結構回復能力，為氣凝膠材料的低成本規模化制備奠定基礎。制備得到的納米復合氣凝膠具有優異的抗壓性能，可以承受成人的壓力而不變形，即使在更大的應力下（1.6噸汽車碾壓），依然能夠恢復其原始形狀，同時具有優異的彎曲柔性以適應各種防護表面；另一方面，該氣凝膠具有優異的絕熱性能，熱導率值低至17.4 mW m-1 K-1，遠低于理想的絕熱體-靜止的空氣，與目前航天用隔熱材料-多層隔熱氈相比，不僅具有更優異的耐熱性能，而且在一個大氣壓或稀薄氣壓環境均具有更優異的隔熱性能。多方面綜合優勢使這一氣凝膠材料在航空航天、國防軍工以及智能電子熱防護領域具有極大的應用前景。
展開 如何看待熱失控防護措施的迭代？
但是確實存在下一代高鎳電池安全問題如何來做的問題，我想借著一些材料做一些綜述。天一和千葉寫過一篇研究報告《新能源車前瞻技術研究之一：新能源車自燃問題分析》，我想就里面一些內容也做一些精簡。
▲圖1.沃爾沃設計的電池系統
Part 1 熱失控防護技術迭代
中國是最強調熱失控防護技術的國家，核心還是中國的企業特別多，應用領域也很分散，所以這個領域其實國內是走在世界前列的（燒的多了，自然也就成為一個顯性問題需要大家來克服）。
我的理解：
第一代熱失控防護方案：
對圓柱來說最簡單，特斯拉的設計結構是最為典型的，方形的難度更大已突破，軟包的實現難度難度最高。三種電池技術，都是圍繞加強隔熱，加快散熱為主要技術手段。通過單體釋放能量、單位散熱能力、周邊電芯隔熱能力等多維度定量分析。
?圓柱電池
這種設計的原則是通過一定的空間進行隔離，然后通過填充隔熱材料來充分把電芯熱失控條件下的熱量隔開。在熱失控傳播條件下，這種材料阻隔單個5Ah以上電芯散發出來的能量。
▲圖2.典型的21700圓柱熱隔絕的示意圖
在4680的時代，整個設計邏輯也是相似的，只不過按照調研的情況，電芯的開閥方向和我們之前理解的不一樣，是往下噴射，并且采用了隔熱材料防止用戶感知到會恐慌。CTC時代腳底下就是一層電池，所以需要隔熱材料進行防護。
▲圖3.電芯之間的空隙成了核心關鍵了
?方殼設計
其實每家的設計都是趨同的，分為電芯層面的隔絕、電連接的隔絕。
展開 i防護熱i和古鱷同日法國入戶突然
i防護熱i和古鱷同日法國入戶突然
https://avg.163.com/topic/detail/7877581
https://avg.163.com/topic/detail/7878694
https://avg.163.com/topic/detail/7878836
https://avg.163.com/topic/detail/7877383
https://avg.163.com/topic/detail/7877265
https://avg.163.com/topic/detail/7877420
https://avg.163.com/topic/detail/7877412
https://avg.163.com/topic/detail/7877480
https://avg.163.com/topic/detail/7877534
https://avg.163.com/topic/detail/7877596
https://avg.163.com/topic/detail/7878555
https://avg.163.com/topic/detail/7878605
https://avg.163.com/topic/detail/7877270
https://avg.163.com/topic/detail/7877332
https://avg.163.com/topic/detail/7877376
https://avg.163.com/topic/detail/7877410
https://avg.163.com/topic/detail/7877468
展開 重復熱處理及防護層對CrNiMoV鋼鍛件組織性能的影響
鋼鍛件在熱加工過程中容易形成氧化皮和脫碳層，對于碳鋼和低合金鋼在800℃以上會形成“高溫鱗皮”狀的氧化皮，以往此類鍛件按經驗設計余量均不小于5mm。本論文從工程應用的角度，通過在鍛件表面噴涂防護層，減小高溫下保溫過程的氧化程度，提高鍛件表面質量并減小單邊設計余量，通過重復熱處理調整鍛件的力學性能，實現了此類鍛件的提質增效降本。
試驗材料和方法
試驗用材料為某鋼廠φ250mm的鋼棒，化學成分如表1所示。按照制坯→模鍛→熱處理→粗加工的工藝路線生產盤鍛件，粗加工后在鍛件上切取試環進行力學性能測試，用于重復熱處理的鍛件實物如圖1所示，在半件鍛件全表面噴涂某T系列防護涂層，涂層厚度0.1～0.3mm，并在鍛件上劃線區分噴涂區域和未噴涂區域。
表1 試驗件用鋼的化學成分(%)
圖1 重復熱處理前鍛件實物
將噴涂后的鍛件按照標準熱處理制度進行重復熱處理，重復熱處理制度與標準熱處理制度相同：920℃保溫240min出爐空冷，860℃保溫140min出爐水冷，650℃保溫300min出爐空冷，重復熱處理后的鍛件實物見圖2。
圖2 重復熱處理后鍛件實物
試驗結果和分析
重復熱處理前噴涂防護劑對鍛件表面氧化皮的影響
圖2所示的熱處理后鍛件表面有輕微氧化皮，噴涂的區域表面質量明顯優于未噴涂的區域，為了進一步評估重復熱處理后氧化皮的厚度，清理干凈鍛件表面松散的氧化皮后采用三坐標掃描儀檢測了重復熱處理前后鍛件的形狀和尺寸，造型比對情況見圖3，鍛件重復熱處理后沿軸向發生了輕微的變形，為了定量評估氧化皮的厚度，在如圖4所示的縱剖面上選取了5個典型位置檢測了熱處理前后的尺寸，每個位置檢測3個點求平均值，相應位置的尺寸差值平均值即對應位置的氧化皮厚度。
展開 
KEXCELLED 3D打印PEEK用于小行星探測器返回艙熱防護系統
3D打印材料廠商KEXCELLED參與了“小型空間樣品返回艙熱防護系統”項目。此系統用于近地軌道科學樣品或小行星采樣返回任務，起到保護返回艙在再入地球的過程中安全著陸作用。創新采用3D打印PEEK結構件，同時作為結構材料和熱燒蝕材料用于20kg級小型返回艙結構。滿足空間使用溫度、真空環境材料脫氣要求，并且能夠經受最大熱流100 W/cm2的苛刻考驗。
“小型空間樣品返回艙熱防護系統”利用PEEK 3D打印技術成本降低了70%，制造時間縮短了90%。采用的高層間結合力PEEK 3D打印線材，層間結合力最高能夠達到水平方向的88%，XY軸拉伸強度達到96MPa，Z軸方向拉伸強度最高達到85MPa。不僅能夠滿足航空航天結構件的要求，在骨科醫療、汽車、消費電子和5G領域也具備廣闊應用市場。
小天體探測任務對于中國的航天意義重大，對于3D打印行業來說，采用3D打印技術來制造返回艙的關鍵部件，既困難，又具有偉大的意義。這將證明國產的3D打印設備和材料，不僅在原型制造上面有相對優勢，在要求最高的航空航天領域的應用也并不落后。
今年的TCT展會，KEXCELLED將在現場展示返回艙的全尺寸工程樣件。
據悉中國的首顆小行星探測器計劃2022年5月在西昌發射。屆時搭載著3D打印返回艙的探測器將展開遙遠的太空之旅，踏足人類從未到過的空間，著陸小行星采集樣本并返回地球。預祝發射圓滿成功，“中國航天的征途是星辰大海”，人類對浩瀚宇宙地探索永不停滯，加油中國航天。
展開 華南理工大學研究人員在混凝土防護材料方面取得突破：滲入固結型高分子材料
華南理工大學“海洋工程材料”團隊研制出了滲入固結型混凝土防護材料：與傳統的防護涂料相比，該材料具有優異的滲入-固結性能，能夠滲入混凝土小到納米級的孔隙中并原位固化交聯，從而消除混凝土多孔介質所形成的毛細管、孔隙與微裂縫，使混凝土的防護層厚度從幾十微米提高至幾毫米，進而使混凝土具有優異的抗滲防腐增強功能。
混凝土已廣泛應用于水電大壩、跨海橋梁、沿海工程、島礁建設中。然而混凝土具有多孔結構，水和離子可通過其孔隙，滲入其內部，對其造成腐蝕。混凝土也是一種脆性材料，在應力的作用下，混凝土容易開裂失效，造成巨大的經濟損失及嚴重的安全隱患。因此，混凝土防護是一個關系到國計民生和工業建設的重要問題，發展高性能混凝土防護材料是延長混凝土使用壽命的重要方向。
涂層防護是混凝土防護中最有效的防護方法之一。然而，傳統混凝土防護材料不具有滲入性，僅在混凝土表面形成涂層，由于涂層與混凝土是相互獨立的兩相，在各種因素的影響之下，兩相界面失效，涂層容易在混凝土表面起皮剝落。同時，幾十至幾百微米厚的表面防護層防護能力有限，一旦被腐蝕因子破壞，混凝土結構迅速腐蝕，無法滿足嚴酷服役環境下的防護要求。
華南理工大學“海洋工程材料”團隊長期從事混凝土防護材料的研究，在混凝土防腐、防水、加固、修復方面開展了大量工作。最近，他們研制了系列滲入固結型混凝土防護材料。該材料具有優異的滲入-固結性能，能夠滲入混凝土小到納米級的孔隙中并原位固化交聯。
展開 論文導讀 | 復合材料護舷實船碰撞仿真方法及防護機理
導 語
本期推介的“復合材料護舷實船碰撞仿真方法及防護機理”論文發表在上海交通大學學報2023年第6期。護舷在船舶碰撞中起到重要的保護作用，相較傳統橡膠護舷，復合材料護舷吸能性能更強，有更好的耐久性和抗腐蝕能力，且力學性能與其形式密切相關。對不同制備形式、材料參數下的復合材料護舷防護機理進行研究，使其在碰撞過程中充分發揮吸能特性，具有明確的工程應用價值。歡迎相關領域的研究者閱讀、引用！
復合材料護舷實船碰撞仿真方法
01本文亮點
1. 開展了復合材料護舷內層吸能泡沫和外層聚氨酯的壓縮與拉伸試驗測試，并根據材料力學性能確定數值仿真中的材料模型。
2. 根據實際碰撞情況，建立含不同護舷的船體以一定初速度撞擊剛性碼頭的分析模型，對比分析了橡膠護舷與復合材料護舷的防護機理，并對不同制備形式下復合材料護舷的吸能特性進行分析。
02內容簡介
開展裝配橡膠和復合材料護舷的船體在靠泊工況下與碼頭的碰撞動力學仿真計算。首先，選擇適當的材料模型參數，計算橡膠護舷吸能特性并與規范進行對比，驗證模型的適用性。對于復合材料護舷，根據材料力學性能測試所得數據，選擇低密度泡沫模型和超彈性本構模型分別模擬內層吸能泡沫和外層聚氨酯，從而結合幾何模型、接觸設置及邊界條件形成碰撞仿真方法；隨后，基于變形與能量轉換關系，對船體-護舷-碼頭的碰撞特性展開具體分析；最后，調整復合材料芯體剛度、船體剛度、外層保護結構厚度及拉伸剛度，對影響護舷防護特性的因素進行分析。結果表明，提出的新型復合材料護舷，較傳統橡膠護舷有更大的吸能比，且令船體結構不發生損傷的極限動能更大。
展開 新能源電池包熱應力防護如何筑牢安全防線？
面對熱失控初期的極端場景，Ansys熱應力分析可構建兩道堅固的安全防線。當單電芯因內短路發生熱失控時，溫度會在10-15秒內從常溫驟升至300℃以上，無防護狀態下熱失控蔓延時間僅3分鐘。第一道防線是應力演化模擬，通過輸入300℃-800℃的電芯熱失控溫度曲線，Ansys可精準預測殼體不同部位的應力變化，定位破裂風險點，技術鄰講師會指導學員通過仿真優化殼體結構，將厚度從1.5mm增至2.0mm并增加加強筋，使最大應力降至170MPa；第二道防線是閾值預警設置，結合熱失控分析數據，為電池管理系統（BMS）設定150MPa的熱應力預警閾值，當仿真檢測到殼體應力達到該數值時，BMS立即觸發預警信號，提示駕駛員停車并啟動滅火裝置，將預警時間提前8分鐘，使人員傷亡風險降低80%。
技術鄰的培訓課程不僅聚焦實操技能，更注重工程思維培養。課程中，學員需提交企業實際電池包模型、工況參數及材料數據，講師會結合自身曾參與的某新能源車企電池包熱安全項目案例，拆解仿真難點與優化邏輯。培訓后還提供24小時售后答疑和1個月項目輔導，確保學員能將所學技術快速應用于企業實際項目。依托強大的師資力量與實戰化教學模式，技術鄰已幫助眾多新能源企業構建起專業的電池包熱應力防護團隊，真正讓Ansys技術成為筑牢電池安全防線的核心支撐。
企業培訓聯系人手機號：18602195606
展開 【材料課堂】鋁鎂合金腐蝕行為及防護分析
另外，還可以通過氟化物作為活化劑，不經過浸鋅的工藝，通過化學鍍鎳、鈍化以及熱處理，鍍鎳層能夠獲得良好的力學性能、耐腐蝕性、可焊性以及對環境的穩定性，并且能夠使器件的小孔內部也被鍍鎳層覆蓋，這種工藝非常適合用于航天器部件對美鋁合金提出的嚴格防腐要求。
總結
隨著鎂合金在各個行業中的應用范圍的不斷擴大，其特性日益受到人們的重視，當前，相關行業將對其的研究重點集中在塑性改善和耐蝕性提升兩個方面。鎂鋁合金作為當前應用量最大的鎂合金材料，對其腐蝕行為的研究具有重要的意義。
本文來自“中國金屬通報”。
分析丨風電葉片的防護涂層材料
為實現風電葉片長期穩定運轉，需要在葉片上涂裝防護涂層使得葉片具備優良的耐候、耐磨、防污等性能。文中介紹了各種合成高分子樹脂材料在風電葉片保護領域的研究進展，包括應用最普遍、性能全面的聚氨酯，耐候性極佳、表面能較低的氟聚合物以及粘接性好、附著能力強的丙烯酸樹脂等。這些聚合物以單一組分或幾種材料復合的形式制備成單層或多層的防護涂層，以期使得葉片涂料具備優異的防護性能。
風能作為一種清潔的可再生能源，已越來越受到世界各國的關注，對風能的有效利用有助于實現能源結構多元化，減少環境污染。截止2009年底，我國風電實現并網達到1613萬kW,同比增長92%。風力發電市場的迅猛拓寬，勢必帶動相關裝置設備需求的快速增長，保證這些設備的質量對于促進風電發展尤為重要。https://m.hongyantu.com/goodlist/zq/14153.html
風電葉片作為發電風機的重要組成部分，是確保其在惡劣的環境下長期、穩定運轉的關鍵所在。風電葉片的長度可達60m,葉片防雷擊的工作已有多篇文獻報道，但另一方面，由于風電葉片的制造材料如環氧樹脂玻璃鋼在常年經受沙塵、紫外線、暴雨的侵襲后很難保持完好，故需要對葉片表面進行涂裝保護涂層以提高葉片的使用壽命，減少甚至實現葉片在20年以上的零維護。
本文主要介紹作為風電葉片防護涂層材料的幾種聚合物樹脂———聚氨酯、氟樹脂、丙烯酸樹脂等，并對其研究方向和發展進行了展望。
風電葉片涂層材料的性能要求
風電葉片涂料需要經受陽光暴曬，晝夜冬夏的高低溫變化，在高速運轉中，會受到風沙雨雪的劇烈沖刷，此外，大量沙石、水滴的粘附會嚴重影響其空氣動力學性能以及降低發電機組的輸出功率[5。
展開 2018第五屆海洋材料與腐蝕防護大會第二輪通知
作為中國科學技術協會的重要學會之—中國腐蝕與防護學會，為了響應國家“建設海洋強國”戰略的號召；深入研究海洋材料腐蝕行為；開發海洋新材料及防腐新技術；掌握海洋工程材料科技發展前沿；共商海洋腐蝕防護新技術及新材料研發大計，成功舉辦了2014、2015、2016、2017四屆海洋材料與腐蝕防護大會！
目前以中國為代表的亞洲經濟體正在迅速崛起，中國海洋強國追夢之路愈加堅實。搭乘“一帶一路”的東風，海工裝備、船舶、海洋工程材料、海上風電、防腐蝕產品、防腐蝕技術等產業爆發式增長，迎來前所未有的發展機遇！
基于以上背景，由中國腐蝕與防護學會主辦的“2018第五屆海洋材料與腐蝕防護大會”定于2018年12月8-10日在中國東南沿海重要城市——廣東·珠海召開，屆時為腐蝕領域、材料領域帶來最前沿的行業盛宴！本次會議將以“前沿·延壽·互利·發展”為主題，繼續保持高規格、大規模、專業化的特色，重點關注海洋領域，延伸陸空領域、材料領域，屆時將邀請自海工、船舶、油氣、航空航天、電力、材料行業的院士、知名專家作大會主旨報告，并與參會行業人士共同探討防腐蝕領域、材料領域的研究熱點、技術動向、存在問題以及未來發展趨勢，為防腐蝕領域和材料領域的專家、從業人員、企事業單位提供最具價值的一站式交流平臺！
時不我待，熱忱歡迎各高校、科研院所、企事業單位等專家、學者及相關從業人員出席本次大會！
中國腐蝕與防護學會
二〇一八年七月三十日
（珠海 .
展開 
：用于航天器的太空防護材料
聚酰亞胺（PI）薄膜因其優異的力學性能以及顯著的熱穩定性和化學穩定性，被作為航天器外衣的首選材料，用于保護航天器免受近地軌道不利環境（例如原子氧、紫外線輻射、空間碎片和熱循環等）的損害。即便擁有出色的性能，聚酰亞胺薄膜也與其他碳氫聚合物一樣，極易受到原子氧攻擊。薄膜中的碳、氫和氮等元素，在原子氧輻射后容易被氧化而形成揮發性氣體分子，導致薄膜的力學性能急劇下降，從而顯著縮短其使用壽命。隨著航天工業的快速發展，以及對航天器的安全性和可靠性需求的增加，迫切需要對聚酰亞胺薄膜材料的力學性能和原子氧抵抗性能不斷提高。
當前所采用的解決方案主要包括：1）在薄膜表面沉積均勻的無機物涂層，以增加薄膜頂層的硬度和原子氧耐受性，但是該涂層容易開裂、脫落；2）通過在聚酰亞胺聚合前添加可產生鈍化層的多面體低聚倍半硅氧烷（POSS），但是POSS單體的價格昂貴、合成復雜、受到規模化制備的限制。
近日，中國科學技術大學俞書宏院士/高懷嶺團隊，通過借鑒珍珠母的“磚-泥”層狀結構優勢，提出了一種雙層仿珍珠母結構設計的新策略。研究人員以其前期開發的具有優異力學性能和紫外屏蔽功能，且可宏量制備的高質量云母納米片為構筑基元（Nat. Commun. 2018, 9, 2974），與聚酰亞胺前驅體混合后，借助噴涂與熱固化聯用法制得了具有雙層類珍珠母結構的聚酰亞胺-云母納米復合膜，通過改變組分配比，使所得復合膜的頂層具有更致密的云母納米片（圖1）。這種獨特的結構設計有效地提升了聚酰亞胺薄膜的力學性能和抗原子氧性能。
展開 Moldex3D模流分析之熱固性材料與熱塑性材料的區別
熱固性材料
熱固性材料與熱塑性材料最大的區別是在熱環境之下的固化現象，熱固性材料在受熱后無法再加工。也因此成型期間的融膠流動也隨之改變。材料供貨商總希望優化其設計，并在黏度及固化程度間找到適當的平衡點，這對可加工性以及產品周期有著相當大的影響。針對熱固材料，Moldex3D透過分析塑料流動的行為(包含黏度變化及固化時間)，提供材料供貨商更高效率的解決方案來優化其配方并節約成本。此外，透過材料的特征來量化如固化所引發的體積收縮，并且此技術可以應用在改變化學制劑、仿真、產品設計以及各種成型條件上。
展開 倒計時5天，第四屆熱管理材料與技術大會/2023國際熱管理材料技術博覽會 歡迎您
30+主題活動
130+報告分享
300+產業企業
2000+行業同仁
3000+專業觀眾
2023第四屆熱管理材料與技術大會（iTherMConf 2023）和
2023
國際熱管理材料技術博覽會（iTherMEXPO 2023）將于11月15-17日在深圳國際會展中心
3/5號館同期舉辦。活動工作正在緊鑼密鼓、有條不紊地籌辦和推進中，現將本屆活動信息綜合如下，敬請關注。
第三屆熱塑性復合材料國際研討會-江蘇君華特塑攜連續CF/PEEK熱塑性復合材料參加
第三屆熱塑性復合材料國際研討會
江蘇君華特塑攜連續CF/PEEK熱塑性復合材料參加
2021年11月25上午，第三屆熱塑性復合材料國際研討會在上海拉開帷幕，以“高性能熱塑性復合材料助力中國大飛機輕盈翱翔”為會議主題。來自國內外行業企事業單位、大學及科研院所的代表200余人參加會議，其中171位代表來到與會現場。
研討會由中國商飛、中航復合材料有限責任公司、四川大學、北京航空航天大學、中航工業五家單位共同主辦，由國際先進材料與制造工程學會（SAMPE）北京分會承辦。
01、CFRTP研討會
▲ 開幕式主持人：肖輝江主任，中國商飛
中國商飛肖會江主任發表開幕式祝詞。肖主任表示，熱塑性復合材料已成功應用于A380、A350等飛機的機翼前緣、機身連接角片等結構，近年來逐漸向主承力、大部件等結構驗證快速發展，熱塑性復合材料、設計和工藝技術的突破也日新月異，應用前景廣闊。
▲ 楊洋研究員，中國商飛，熱塑性復合材料制造工藝及應用
肖主任指出：“熱塑性復合材料是一個涉及到專用樹脂、專用纖維、專用裝備、預浸料制備、復材成型、制件連接、結構設計、壽命預測以及部件回收的一個巨大產業網絡，任何的單點突破都不足以推動整個產業鏈的前進。因此，只有產業鏈上下游單位攜手，共同努力，產學研共同融合，才能實現我國高性能熱塑性復合材料的整體發展，助力中國大飛機輕盈翱翔。”
中國商飛劉傳軍博士、中國科學院大連化學物理研究所周光遠博士、GKN航空FOKKER航空結構公司民用航空機身全球研發主任安特·奧弗瑞葛博士做特邀報告。
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