中國(guó)粉體網(wǎng)訊  空間應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展對(duì)空間光學(xué)系統(tǒng)提出更高的要求，近幾年，碳化硅反射鏡的發(fā)展格外引人注目。碳化硅陶瓷本身具有較大脆性，增韌補(bǔ)強(qiáng)反應(yīng)燒結(jié)碳化硅復(fù)合材料是其得以在苛刻的空間環(huán)境中更為廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)。

中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所輕量化中心在碳納米管增強(qiáng)反應(yīng)燒結(jié)碳化硅復(fù)合材料研究中取得新進(jìn)展：采用碳包覆碳納米管，滲硅過程中原位反應(yīng)生成SiC包覆層，可有效地保護(hù)碳納米管，從而增韌補(bǔ)強(qiáng)碳化硅。相關(guān)結(jié)果發(fā)表于近期的Ceramics International 42（2016） 351-356。

該研究中采用酚醛樹脂裂解碳與Si原位反應(yīng)在碳納米管表面生成SiC包覆層，制備不同含量的碳納米管（MWCNTs）增強(qiáng)反應(yīng)燒結(jié)碳化硅（RBSiC），復(fù)合材料的抗彎強(qiáng)度從236MPa提高至365MPa，斷裂韌性從3.8MPam1/2提高至6.9MPam1/2。該研究中碳化硅復(fù)合材料的斷裂韌性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于文獻(xiàn)報(bào)道的有關(guān)碳化硅晶須、碳纖維增強(qiáng)反應(yīng)燒結(jié)碳化硅復(fù)合材料。利用掃描電子顯微鏡觀察斷口以及裂紋擴(kuò)展，分析復(fù)合材料的增韌補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理主要是碳納米管的拔出、偏轉(zhuǎn)與橋接。如此綜合性能優(yōu)良的碳化硅復(fù)合材料將來可以用于光機(jī)結(jié)構(gòu)件的制備。

圖1 復(fù)合材料的力學(xué)性能隨著碳納米管含量變化圖

圖2 復(fù)合材料斷口的掃描電鏡照片

圖3 復(fù)合材料裂紋擴(kuò)展過程中碳納米管的橋接與偏轉(zhuǎn)