ข่าว

ในการออกแบบการป้องกันความร้อนของผลิตภัณฑ์ด้านการบินและอวกาศ สำหรับชิ้นส่วนที่ต้องการความหนามาก มีรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อน หรือมีความเสี่ยงต่อการแตกร้าวจากความเค้น วัสดุคอมโพสิตมักถูกนำมาใช้แทนการเคลือบป้องกันความร้อนแบบดั้งเดิม ยิ่งไปกว่านั้น โครงสร้างป้องกันความร้อนแบบคอมโพสิตยังให้ทางเลือกในการผลิตที่หลากหลาย: สามารถขึ้นรูปได้อย่างรวดเร็วโดยตรงบนตำแหน่งที่ต้องการป้องกันความร้อน หรือสามารถยึดติดเข้าที่โดยใช้ปลอกป้องกันความร้อนแบบคอมโพสิตที่ผลิตไว้ล่วงหน้า ซึ่งให้ข้อดีที่เด่นชัดของกระบวนการเตรียมการที่มีประสิทธิภาพและสะดวกสบาย ปัจจุบัน คอมโพสิตใยแก้วฟีนอลิกถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในโครงสร้างป้องกันความร้อนเนื่องจากมีคุณสมบัติที่ดีมากมาย รวมถึงความเสถียรของโครงสร้าง ความทนทานต่ออุณหภูมิสูง ผลผลิตถ่านสูง อัตราการกัดกร่อนต่ำ ความแข็งแรงเชิงกลสูง และความเหนียวทนต่อแรงกระแทกที่ดีเยี่ยม

วัสดุคอมโพสิตใยแก้วฟีนอลิกวัสดุเหล่านี้มีศักยภาพสูงในการนำไปประยุกต์ใช้ในวงกว้างในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ กลไกการป้องกันความร้อนของวัสดุเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการทำงานร่วมกันของกระบวนการป้องกันหลายอย่าง รวมถึงการยับยั้งการนำความร้อน การสลายตัวด้วยความร้อนแบบดูดความร้อน ฉนวนกันความร้อนจากชั้นถ่าน และการรองรับโครงสร้าง บทความนี้จะวิเคราะห์กลไกการป้องกันความร้อนเป็นหลักจากมุมมองของการยับยั้งการนำความร้อน การสลายตัวด้วยความร้อนแบบดูดความร้อน และฉนวนกันความร้อนจากชั้นถ่าน

1. การยับยั้งการนำความร้อน

ในวัสดุคอมโพสิตใยแก้วฟีนอลิกนั้น เมทริกซ์เรซินฟีนอลิกเองมีค่าการนำความร้อนต่ำโดยธรรมชาติ ซึ่งช่วยชะลอการนำความร้อนจากภายนอกได้อย่างมาก เมื่อวัสดุคอมโพสิตสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงที่พบระหว่างการบิน ความร้อนจะเริ่มแพร่กระจายจากพื้นผิวด้านนอกเข้าไปภายใน อย่างไรก็ตาม โครงสร้างสายโซ่โมเลกุลขนาดใหญ่ที่อยู่ในเมทริกซ์เรซินฟีนอลิกจะขัดขวางเส้นทางการนำความร้อน ทำให้ลดอัตราการถ่ายเทความร้อนลงอย่างเห็นได้ชัด ในขณะเดียวกัน การมีใยแก้วอยู่ภายในคอมโพสิตยังเปลี่ยนแปลงเส้นทางการนำความร้อนภายในอีกด้วย นอกจากนี้ อินเตอร์เฟซระหว่างใยแก้วและเรซินฟีนอลิกยังมีความต้านทานความร้อนสูง ดังนั้น ความร้อนจึงพบกับความต้านทานเพิ่มเติมเมื่อผ่านอินเตอร์เฟซนี้ ซึ่งยิ่งยับยั้งกระบวนการนำความร้อนและลดอัตราการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิภายในวัสดุคอมโพสิตได้อย่างมีประสิทธิภาพ

2. การไพโรไลซิสแบบดูดความร้อน

เมื่อสัมผัสกับสภาพแวดล้อมภายนอกที่มีอุณหภูมิสูง เรซินฟีนอลจะเกิดปฏิกิริยาไพโรไลซิสอย่างต่อเนื่อง กระบวนการไพโรไลซิสนี้เป็นปฏิกิริยาดูดความร้อน: เมื่อดูดซับพลังงานความร้อน พันธะเคมีภายในโมเลกุลของเรซินฟีนอลจะแตกออก ทำให้วัสดุสลายตัวเป็นก๊าซโมเลกุลเล็กและสารตกค้างที่เป็นคาร์บอน กระบวนการนี้จะใช้พลังงานความร้อนที่ถ่ายโอนจากสภาพแวดล้อมภายนอกไปยังพื้นผิวของวัสดุคอมโพสิตอย่างมีประสิทธิภาพ ส่งผลให้ลดอุณหภูมิพื้นผิวของวัสดุคอมโพสิตลงพร้อมกัน 3. ฉนวนกันความร้อนผ่านชั้นถ่าน

เมื่อปฏิกิริยาการไพโรไลซิสดำเนินไป ชั้นถ่านจะค่อยๆ ก่อตัวขึ้นบนพื้นผิวของวัสดุวัสดุคอมโพสิตเรซินฟีนอลิกชั้นถ่านที่เกิดขึ้นนี้มีโครงสร้างเป็นรูพรุน โดยรูพรุนเหล่านั้นเต็มไปด้วยก๊าซที่มีค่าการนำความร้อนต่ำมาก คุณสมบัตินี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการเป็นฉนวนความร้อนของวัสดุผสมให้ดียิ่งขึ้น ในขณะเดียวกัน ชั้นถ่านยังมีพื้นผิวที่แข็ง สามารถทนต่อแรงดันอากาศและแรงทางกลได้ จึงช่วยปกป้องวัสดุที่อยู่ด้านล่างซึ่งยังไม่ถูกเผาไหม้จากผลกระทบของการกัดเซาะและการสึกหรอจากกระแสลมร้อน ชั้นถ่านที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวของวัสดุผสมไม่เพียงแต่ทำหน้าที่เป็นฉนวนเท่านั้น แต่ยังช่วยลดการสูญเสียมวลของวัสดุผสมได้ในระดับหนึ่ง จึงช่วยยืดอายุการใช้งานของโครงสร้างป้องกันความร้อนได้อีกด้วย