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碳/碳复合材料热导率

发布日期:2017-03-20

        碳/碳(C / C)复合材料由碳纤维,碳基体,孔隙和裂纹组成,已成功应用于航空航天等各个领域。由于碳/碳复合材料内的传热机理非常复杂,因此经常采用理论模型和数值模拟来预测碳/碳复合材料的热导率。然而数值方法无法获得热导率的解析解,工程计算不便。本文基于矩阵变换电路的微观结构提出了一种用于描述其热导率的纳米级子模型,然后将子模型并入微观模型中,通过等效电路法分析预测符合材料的等效热导率。本模型预测的结果与实验测量结果吻合良好。基于此模型,本文研究了复合孔隙率、界面相厚度和孔隙度这三个参数对五种复合材料的热性能的影响。此模型为碳/碳复合材料的结构设计提供了理论指导。

(1)具有树脂矩阵的碳/碳复合材料的SEM图像

(2)具有单向纤维分布的碳/碳复合材料的简化结构