但是从航天来看 , 我们国家用的还是比较充分的 。
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您主要从事飞行器结构轻量化和热防护材料研究 , 据我所知 , 碳/碳复合材料、碳/碳化硅复合材料、碳化硅纤维复合材料都是比较好的热防护复合材料 , 您可以讲讲这几种材料的应用和区别么?什么是热结构材料?
杜善义院士:
对碳/碳复合材料、碳/碳化硅复合材料 , 我们并不做原材料而主要做其力和热环境下的分析工作 , 对其他的性能测试也做了非常多的研究工作 。 通过材料及结构相关的实验 , 我们才能够做到用好、用多 , 这是我们做的一方面的工作 。 另外 , 我们在其他方面的热防护材料也做了很多的研究工作 , 比如说超高温陶瓷和超高温陶瓷基复合材料 , 隔热材料和热防护材料 , 或者热结构材料等 。 比如超高温陶瓷基复合材料 , 这属于非烧蚀材料 , 还有烧蚀性的轻质材料 , 已经在航天上得到一些应用 。
目前(碳/碳复合材料、碳化硅纤维复合材料)这两种材料大家比较重视 , 而且能够应用到航空行业 , 这两个材料有一个非常突出的优点:耐高温 。 但还是有一定的区别 , 对碳/碳复合材料而言 , 我国用的比较早 , 相对比较成熟 , 具有比较好的耐高温性能 。 碳化硅纤维复合材料能耐高温(三代的碳化硅纤维复合材料耐温可达1700 ℃) , 碳/碳复合材料耐温可达2000 ℃ 。 但是 , 碳/碳复合材料有一个缺点就是易于被氧化(大概在几百度就开始氧化了) , 所以表面必须做抗氧化处理 , 在耐氧化这方面 , 碳化硅纤维复合材料更好一些 。
作为热防护材料来看 , 它们的发展空间都非常大 。
什么是热结构材料呢?就是既能够耐高温 , 同时又能够承受力的作用 。 这样就可以减轻产品重量 。我们团队也正在做超高温陶瓷基复合材料 , 耐高温性能可达2500 ℃ , 而且力学性能也在不断的提高 。 我们都知道 , 陶瓷基复合材料的脆性比较大(韧性差) , 我们在设计与工艺方面进行深入研究 , 以期达到更高的工程结构方面要求 。
另外 ,新一代的热防护材料也在不断的发展 , 我们的目标就是希望它能够多功能 , 首先是既能够耐高温 , 同时也能够承受力的作用 , 另外最好还能够具有吸波或者透波等性能 , 实现热防护材料的多功能化发展需求 。
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众所周知 , 复合材料界面对于复合材料而言至关重要 , 您可以讲下复合材料界面的主要作用么?我们应该从哪些方面做突破?
杜善义院士:
复合材料的界面对于复合材料而言是一个非常重要的问题 , 也是复合材料非常重要的一个特征 。 界面有两种 , 一种是纤维和基体形成的界面 , 另外就是层合板中间形成界面 。
针对纤维和基体形成的界面而言 , 这个界面非常重要 。界面作为纤维与树脂间应力传递的纽带 , 直接影响到内部应力的传递和分散 , 损伤的传播和抑制 , 对复合材料整体性能起着决定性作用 。
首先就是保证纤维和基体之间具有良好的结合性能 , 纤维增强复合材料的力学性能在很大程度上取决于界面粘接性能 , 这对于我们而言 , 是一个需要解决的问题 。 另外我们需要解决的就是 界面的设计和控制 , 复合材料界面的结构与性能对复合材料整体的性能影响非常大 , 可以 通过界面的设计和控制进而调控复合材料增强和增韧 。
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哈尔滨工业大学《理论力学》自1961年首版问世以来 , 历经60年长盛不衰 , 并根据各个时期的教学需要不断修订再版 , 累计出版8个版本 , 被国内300余所院校采用 。 您觉得《理论力学》这本书最大的魅力在哪里?
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