新型耐高溫膠產(chǎn)品可牢牢粘住陶瓷與合金

　　記者12月18日從中國民航大學(xué)獲悉，該校本科生團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種適用于氧化鋯與鈦合金的專用耐高溫膠黏劑。該膠黏劑最高耐溫可達(dá)1200℃，在室溫至1100℃范圍內(nèi)的膠接強(qiáng)度均高于5兆帕，很好地解決了陶瓷與合金之間的高溫膠接技術(shù)難題，在航空航天領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。該成果日前發(fā)表在國際期刊《今日材料通訊》上，并獲得國家發(fā)明專利授權(quán)。

　　隨著航空航天科技的發(fā)展，眾多高超音速飛行器應(yīng)運(yùn)而生。其中高超音速飛機(jī)在機(jī)身前緣與發(fā)動(dòng)機(jī)周圍艙壁部位存在的熱防護(hù)問題，一直是制約飛機(jī)速度與安全的重要因素。

　　陶瓷基復(fù)合材料可用于制備實(shí)現(xiàn)熱防護(hù)的重要部件，其與金屬部件組合起來，對飛行器具有更好的防護(hù)效果。然而，機(jī)械連接、焊接、釬焊、傳統(tǒng)膠接等常規(guī)方式，難以保障陶瓷與合金大型部件在極端高溫環(huán)境的有效連接，而極具潛力的耐高溫膠接技術(shù)在陶瓷與合金的連接方面存在空白。

　　中國民航大學(xué)本科生團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、材料物理專業(yè)學(xué)生陳兆立介紹，耐高溫膠接是實(shí)現(xiàn)高溫部件制備、熱防護(hù)系統(tǒng)安裝和修補(bǔ)的重要途徑，而目前耐高溫膠多適用于陶瓷，無法適用于合金。針對陶瓷與合金之間無法鍵合、理化性質(zhì)尤其是熱膨脹差異大而難以實(shí)現(xiàn)高溫連接這一技術(shù)瓶頸，陳兆立帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，利用溶膠凝膠包覆高活性多元金屬粉預(yù)制技術(shù)，改進(jìn)了硅樹脂基膠黏劑制備工藝，實(shí)現(xiàn)了合金化對耐高溫膠陶瓷化進(jìn)程的可控調(diào)控。團(tuán)隊(duì)通過讓膠層共價(jià)鍵與金屬鍵共存，解決了陶瓷與合金無法化學(xué)相容的瓶頸。同時(shí)，通過熱膨脹系數(shù)可控調(diào)節(jié)，研究團(tuán)隊(duì)最終突破了陶瓷與合金之間熱膨脹系數(shù)差異大的壁壘，實(shí)現(xiàn)了熱應(yīng)力的有效緩和。

　　最終，團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出新型耐高溫膠產(chǎn)品，可為氧化鋯陶瓷與鈦/鎳合金在室溫至1100℃范圍內(nèi)提供5兆帕及以上膠接強(qiáng)度。該產(chǎn)品顯示出良好的高溫機(jī)械性能，具有良好的熱穩(wěn)定性與抗氧化性。該產(chǎn)品還適用于鈦/鎳合金與氧化鋁纖維布/氈、氣凝膠、高溫玻璃之間的連接。

　　據(jù)了解，目前研發(fā)產(chǎn)品已應(yīng)用于航天材料與工藝研究所、天津大學(xué)材料學(xué)院等多家單位的預(yù)研項(xiàng)目中，包括柔性傳感器的搭建、隔熱氈的安裝等。陳兆立說，未來該產(chǎn)品有望在空天飛機(jī)、高超音速民機(jī)、核電站熱防護(hù)、鋰電池?zé)崾Э胤雷o(hù)等多領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用。