【基金标书】2011CB605800-高性能炭 炭复合材料高效制备与服役基础研究

项目名称： 高性能炭 /炭复合材料高效制备与服役基础研究 首席科学家： 熊翔 中南大学 起止年限： 托部门： 教育部 二、预期目标 1. 总体目标 发展长程传输快速 密技术、高效液相增密技术，实现炭结构可控可调，奠定高性能 C/C 复合材料的低成本制备技术基础；发展 C/C 复合材料基体改性技术和涂层技术，建立改性组织结构、多相界面结构与多样化性能的内在联系，提高 C/C 复合材料在苛刻环境下的使用性能，扩展其使用范围，扩大应用领域；探明 C/C 复合材料高温长时间服 役行为与防护机理，解决国家中长期规划大飞机工程、 速飞行器工程等国防现代化建设和国民经济建设对高性能C/C 复合材料的需求。 2. 五年预期目标 (1) 理论成果 研究物理场、气体流场和碳源组分对 程中碳源基团长程快速传输及演变规律，揭示快速增密过程机理； 研究多相界面结构特征，探明 C/C 复合材料界面结构与宏观性能之间的关系； 研究 C/C 复合材料在烧蚀、导热、吸波、辐照环境中的服役行为，建立材料失效防 护理论体系。 (2) 技术原型 大尺寸异形 C/C 材料快速增密技术； C/C 材料基体改性技术和涂层技术； C/C 材料高温长时耐烧蚀涂层制备技术； C/C 材料结构功能一体化制备技术。 (3) 技术指标 均密度 度不均性 8%； 临近空间条件下 ,工作时间 1200s。 (4) 应用成果 满足载人航天与探月工程、大飞机工程、 速飞行器工程等国家中长期规划对高性能 C/C 复合材料的急需； 满足满足化工、核能、新能源等对低成本高性能 C/C 复合材料的需求。 (5)论著与人才培养 发表论文 200 篇以上 (其中 刊物 150 篇以上 )，出版专著 2 本； 申请发明专利 2025 项，获省部级以上科技奖励 4 项； 培养博士后 1015 人，博士生 1520 人，硕士生 3035 人，培养和造就一支高水平的研究团队，建立与发展本领域的基础研究和技术创新基地。 三、研究方案 1. 总体研究思路 C/C 复合材料具有多种制备方法和复杂的工艺过程，制备技术的多样性直接导致了其组织结构和性能的多样化，从而可满足应用的多样性要求。本项目以长路径传输快速增密和高效液相增密为突破口，解决大尺寸异形 C/C 复合材料构件高效制备的基础问题；结合基体陶瓷改性和表面涂层防护及一体化设计，优化多相界面结构，实现 C/C 复合材料结构和性能的多样化，解决 C/C 复合 材料苛刻环境服役的基础问题；在此基础上，建立高性能 C/C 复合材料设计与服役的理论体系，形成低成本制备技术原型。 C/C 复合材料基础研究学术思路图 2. 技术 路线 (1) 高性能 C/C 复合材料高效增密与过程控制 以化学反应动力学和热力学为基础，以气相色谱、拉曼光谱等为分析手段，研究碳源基团的演变规律。 采用碳源复合技术，探明 质高速增密的规律。 以气体扩散动力学为基础，通过计算机模拟，探明碳源基团等气体流在坯体中的消耗传质沉积规律。 设计物理场和气体流场，探讨各向同性热解炭和高温热解炭结构 的生长和快速沉积机理，以及高密度炭纤维预制体和大尺寸异形件的 程影响因素。 以煤沥青和糠酮树脂为对象，详细探讨预制体孔隙尺寸与浸渍用前驱体之间的匹配规律，精确控制浸渍过程。 研究热解炭与沥青炭，热解炭与树脂炭，沥青炭和树脂炭之间的匹配过程和规律，优化协同增密的工艺参数和工艺过程，形成材料性能调控技术。 (2) C/C 复合材料高导热结构设计与实现机制 分析影响 C/C 复合材料高导热性能的主次因素，结合计算机数值模拟技术，建立 C/C 复合材料高导热数学理论模型，给出 C/C 复合材料获得高导热性能的典型 结构特征。 从宏观、细观、微观角度开展高导热 C/C 复合材料的多层次设计，利用国产中间相沥青及中间相沥青炭纤维为增强体，采用热压、高温浸渍 /炭化等多种方法进行材料制备，获得材料结构与制备工艺之间的对应关系。 通过 C/C 复合材料的导热性能表征与分析，并与材料的晶体结构、孔隙、界面等因素的相结合，将之反馈于高导热 C/C 复合材料的多层次结构设计和工艺参数的控制，建立高导热 C/C 复合材料工艺 性能的关联性。 通过分析高导热 C/C 复合材料高温组织结构特征及其演变，研究高导热C/C 复合材料导热性能随温度的变化 规律，建立高导热 C/C 复合材料结构与其高温导热性能的相关性，并探索高导热 C/C 复合材料在服役环境中使用的可行性。 (3) 炭 /炭复合材料多相界面设计与表征评价 利用高分辨透射电镜、场发射高空间分辨透射电镜，场发射扫描电镜等显微分析手段，从微米尺度到纳米原子尺度研究表征各种炭 金属界面的原子结构及缺陷结构；电子能量损失谱 (究 C/C 复合材料相界面精细结构的电子结构；选择性制备截面电镜样品，以保证从宏观、介观到微观结构的对应观察。 利用纳米压痕法以及其它微尺度力学性能原位测量装 置研究界面区的纳微尺度力学性能和界面结合强度。研究界面对 C/C 复合材料力学、热物理性能的影响规律及其机理。 采用有限元方法，分析异质连接界面应力，并采用 X 射线衍射等 进行 实测验证 ，优化设计界面过渡结构 ； 采用高温接触角测量仪研究金属对 C/C 复合材料表面的润湿性，探讨 C/C 复合材料表面改性方法及机理，改善润湿性 。 研究高温或热循环作用下异质连接过渡层结构的演变规律 ，分析 过渡层结构变化对界面各层微观力学行为、层间结合及接头连接强度的影响， 进一步优化界面过渡结构 。 (4) C/C 复合材料微结构控制及力学与吸波性能 协同设计 在不同温度下，测试具有不同热解炭基体结构、不同结构和性能特性炭纤维、不同炭纤维含量和排列结构 C/C 复合材料的电磁参数，以及对不同频率雷达波的反射率，确定影响 C/C 复合材料电磁波响应特性的主要因素。 在炭纤维表层掺杂纳米金属颗粒，以及在炭纤维表面原位生长炭纤维炭纳米纤维和碳化物纳米纤维，改变炭纤维的成分、晶型、截面形状和表面结构，提高炭纤维对电磁波的损耗。 进行炭纤维、基体和涂层阻抗匹配设计，根据 C/C 复合材料吸波特性控制和高温力学性能要求，设计 C/C 复合材料微结构和多相界面，通过炭纤维和基体 改性、复合涂层和制备工艺等控制 C/C 复合材料微结构。 表征分析 C/C 复合材料经 800 、 1000 和 1200 氧化后的微结构变化，并分别测试材料力学性能和雷达波反射率。在 800 、 1000 和 1200 分别测试 C/C 复合材料的力学性能和雷达波反射率。研究高温服役过程中 C/C 复合材料微结构与力学和吸波性能的演变机制。 进行 C/C 复合材料高温力学与吸波性能协同设计，研究高温承载吸波一体化 C/C 复合材料制备方法。 (5) C/C 复合材料高温长时烧蚀行为与控制方法 采用 渍 陶 瓷相对 C/C 复合材料基体进行改性，探讨相成分、界面结构分布状态及体积含量等与 C/C 复合材料力学性能、抗氧化耐烧蚀性能的关联性。 采用 渗或喷涂技术，制备 复合涂层，探讨耐烧蚀涂层多层次微结构的设计与控制 (包括成分梯度分布指数、涂层厚度、涂层层数以及晶体结构 )。 综合涂层技术、基体改性技术，研究涂层 /基体一体化 C/C 复合材料改性调控技术。 以高温风洞模拟，佐以发动机台架试验验证和修正，研究材料的环境损伤行为，探讨防护机理，实现高温、高马赫、富氧长时间耐烧蚀 C/C 复合 材料的结构设计与控制。 (6) C/C 复合材料辐照损伤机理与改性 利用同轴源原子氧试验设备进行 C/C 材料及其改性材料的原子氧轰击试验，通过改变轰击时间而实现原子氧通量的不同。利用同步辐射加速器进行材料的粒子辐照试验；利用独立中子源进行材料的中子辐射；利用 合环境模拟试验设备进行材料的质子和电子辐照试验。 利用 手段分析材料组分和键合变化，确定辐照环境中，基体改性物质、涂层与 C/C 复合材料的相互作用机理，结合单一炭结构或单一物质在辐照环境中的微结构和性能演变规律等损伤特征，逐 步还原 C/ 通过建立材料组分、键合变化与微结构、热物理性能和力学性能演变规律的对应关系，确定 C/C 复合材料、基体改性 C/C 复合材料、梯度涂层 C/C 复合材料和梯度涂层 /基体改性 C/C 复合材料的辐照损伤表征参数，然后综合建立完整的 C/C 复合材料辐照损伤表征体系。 基于 C/C 复合材料及其改性材料的损伤机理对比，确定改性物质的辐照环境的防护作用机制，在力 学性能与抗辐照性能协同设计的基础上确定辐照防护体系，并发展辐照 防护 改性技术。 3. 可 行性分析 (1) C/C 复合材料具有多种制备 技术和复杂的工艺过程，制备技术的多样性直接导致了材料组织结构和性能的多样性；引入陶瓷改性炭基体与表面涂层，赋予了材料的组织结构更加多样化和性能高端化。美、法等国家取得了很大进展，C/C 复合材料已实际应用于不同苛刻环境。我国要迎头赶上，使 C/C 复合材料的制备和应用整体技术水平尽快进入世界先进行列。 (2) 本项目集中了我国从事 C/C 复合材料研究的优势单位，各承担单位具有长期的工作积累，承担单位间有着良好的合作关系，为本项目的开展准备了良好的软件条件和充分的硬件条件。 (3) 前期 973 项目 “高性能 C/C 复合材 料的基础研究 ”，解决了 “碳原子排列机理及其演变机制 ”、典型 C/C 复合材料 “结构及界面特性与表征 ”和 1700 富氧“环境服役动态过程与防护机理 ”三个关键科学问题，初步奠定了发展高性能 C/为本项目的开展打下了坚实的前期工作基础。 (4) 结合我国国防建设和国民经济建设的需要，本项目各课题承担单位已承担过与所承担课题相关的技术研究工作，为本项目各课题的开展作好了较充分的前期准备。各课题拟定了具体清晰的技术路线，明确了所需解决的科学问题。与国家需求紧密结合，通过本项目的研究，可奠 定 C/C 复合材料高效制备技术的理论基础，大幅度提高材料性能。 (5) 为提高 C/C 复合材料在不同应用领域的使用性能，突破其性能固有的局限性，近年来，本项目承担单位承担完成了多项国家自然科学基金项目、国家863 计划项目和军工配套项目等，掌握了相关技术基础。 (6) 我国已建设有马赫数为 6 的风洞试验基地，为本项目高马赫数、高温长时间耐烧蚀性能的研究提供了条件。 (7) 由于国外对原材料的出口限制和技术封锁，我国高导热 C/C 复合材料的研制一直处于低水平。近年来，随着原材料的逐步国产化，市场需求加大以及技术的进步， 为高导热 C/C 复合材料的基础研究提供了良好契机。 (8) 建于中国核动力院的高通量工程试验堆是我国现役最大的多功能综合性试验堆，主要承担军用和民用核电站燃料组件、堆用材料及部件的辐照考验，可满足本课题的辐照研究需要。 4. 创新点与特色 结合 C/C 复合材料制备过程及改性的微结构形成机制和多种服役环境的损伤机理，进行多层次结构设计和制造： (1)优化构建 程的物理场、气体流场和碳源基团，调控中间基团长程快速迁移、裂解、聚合行为，实现大尺寸异型构件的高速高质增密； (2)利用国产中间相沥青和中间相沥青 炭纤维，进行高导热 C/C 复合材料多层次结构设计和控制； (3)精细表征炭 入过渡结构，调控界面结合，实现多相界面设计； (4)通过炭纤维和基体改性、表面涂层设计，控制 C/C 复合材料微结构和多相界面结构，实现力学性能与电磁响应特性协同； (5)多相基体与涂层协同改性，构筑苛刻服役环境 C/C 复合材料防护体系； (6)结合多种高能粒子对 C/C 复合材料的损伤演变规律，揭示辐照对 C/C 复合材料的损伤机理。 5. 课题设置 围绕项目提出的要解决的三个关键科学问题及项目总目标 ， 设置 6 个课题。 关键科学问题 课题名称 碳源基团高质高速增密过程机理与控制 (1)高性能 C/C 复合材料高效增密与过程控制 (2)C/C 复合材料高导热结构设计与实现机制 C/(3)炭 /炭复合材料多相界面设计与表征评价 (4)C/C 复合材料微结构控制及力学与吸波性能协同设计 C/(5)C/C 复合材料高温长时烧蚀行为与控制方法 (6)C/C 复合材料辐照损伤机理与改性 通过研究长程传输快速 密过程机理和液相 增密过程特征，研究 C/解决大尺寸异形件低成本制备问题、炭结构调控问题 (设置课题 1)以及采用国产原材料制备高性能 C/C 复合材料问题(设置课题 2)提供理论基础。通过精细表征 C/C 复合材料中炭 究 C/C 复合材料微观组织和多相界面结构的形成机理 (设置课题 3)，研究炭纤维、基体改性技术和复合梯度涂层技术，研究 C/C 复合材料微观结构和多相界面结构设计和控制方法 (设置课题 4)，为实现 C/C 复合材料结构多样化和性能高端化奠定理论基础。通过研究高马赫、 高温、富氧环境下 C/设置课题 5)，研究辐照损伤机理 (设置课题 6)，探明C/C 复合材料苛刻环境下的失效机理，为提高 C/C 复合材料苛刻环境服役能力奠定理论基础。在这些基础上，建立高性能 C/C 复合材料高效制备与服役的理论体系，形成低成本制备技术原型。 课题 1： 高性能 C/C 复合材料高效增密与过程控制 研究目标： 实现炭结构可控可调，形成高性能 C/C 复合材料低成本制备技术原型。 主要研究内容： 程中物理场、气体流场和碳源组分的构建，中间基团的高速、高质增密原理； 单一和复合碳源对 程中炭结构和增密速率的影响规律； 大尺寸、异形件 程的影响因素； 特种热解炭结构及其形成机制； 液相碳源高速、高效、低成本增密原理与过程控制； 优化复合增密过程，形成材料性能调控技术。 承担单位： 中南大学， 西安航天复合材料研究所 课题负责人： 黄启忠 学术骨干： 张晓虎、谢志勇、张明瑜、王坤杰 经费比例： 23% 课题 2： C/C 复合材料高导热结构设计与实现机制 研究目标： 掌握高导热抗氧化 C/C 复合材料结构设计与控制、抗氧化防护以及整体性能优化的相关理论和制备技术 。 主要研究内容： C/C 复合材料的高导热机理建模； 高导热 C/C 复合材料的典型结构特征； 高导热 C/C 复合材料的多层次结构设计、表征及控制； 高导热 C/C 复合材料组织、结构及性能的高温演变机制； 高导热 C/C 复合材料氧化防护方法。 承担单位： 航天材料及工艺研究所、 中国科学院山西煤炭化学研究所 课题负责人： 冯志海 学术骨干： 李秀涛、樊桢、郭全贵、李同起 经费比例： 14% 课题 3： 炭 /炭复合材料多相界面设计与表征评价 研究目标： 优化多相界面结构。 主要研究内容： C/C 复合材料 炭 炭 炭 面精细结构表征； 界面结构及微观力学性能； 界面结构与 C/C 复合材料宏观性能之间的关系； C/C 复合材料与异质界面过渡结构设计； 异质连接界面结构 的 高温演变与失效机制 。 承担单位： 中国科学院金属研究所，中南大学 课题负责人： 贺连龙 学术骨干： 张福勤、于澍、沈智奇、杜华 经费比例： 15% 课题 4： C/C 复合材料微结构控制及力学与吸波性能协同设计 研究目标： 掌握 C/C 复合材料力学与吸波性能协同设计与制备技术。 主要研究内容： C/C 复合材料的电磁波响应特性及机理； 服 役过程 C/C 复合材料微结构与力学和吸波性能的演变机制； C/C 复合材料微结构与力学性能、吸波性能控制方法； 高效吸收剂改性基体炭机理； C/C 复合材料力学与吸波性能协同设计与制备。 承担单位： 中南大学，湖南大学 课题负责人： 肖鹏 学术骨干： 刘洪波、李专、汤中华、李江鸿 经费比例： 15% 课题 5： C/C 复合材料高温长时烧蚀行为与控制方法 研究 目标： 构筑 C/C 复合材料高温长时耐烧蚀技术体系，满足 速飞行器的工作要求。 主要研究内容： 高温长时烧蚀行为与失效机理； 高温长时耐烧蚀涂层设计 与制备技术； 基体改性技术与控制； 涂层 /基体改性一体化设计与制备； 长时间高温富氧环境下涂层 /基体改性一体化复合材料的失效与防护机制。 承担单位： 中南大学 课题负责人： 熊翔 学术骨干： 李国栋、陈招科、张武装、尹健 经费比例： 19% 课题 6： C/C 复合材料辐照损伤机理与改性 研究目标： 确定 C/C 辐照损伤机理，建立损伤表征体系，掌握辐照防护改性方法。 主要研究内容 ： 辐照环境中 C/C 复合材料结构与性能演变规律； 辐照环境中 C/C 复合材料损伤机理与表征方法； 辐照环境中基体改性物质、涂层 与 C/C 复合材料的相互作用机理； 力学性能与抗辐照性能协同设计； 辐照环境中 C/C 复合材料改性技术。 承担单位： 西北工业大学，中南大学 课题负责人： 成来飞 学术骨干： 栾新刚、陈洁、李克智、陈博 经费比例： 14% 四、年度计划 研究内容 预期目标 第 一 年 1）多元 物理场长程传输 置及气体流场设计； 2）液相增密浸渍剂选择及组分优化； 3）高导热 C/C 复合材料的结构建模分析； 4） C/C 复合材料界面精细结构表征方法； 5） C/C 复合材料 电磁波响应特性 ； 6） C/C 复合材料的基体改性 机理 和方法； 7） C/C 材料的辐照损伤 及 表征 。 1）形成大尺寸、异形件复合材料实验能力，获得 程中物理场和气体流场作用的初步规律； 2）建立 C/C 复合材料高导热数学理论模型； 3） 揭示炭纤维与不同结构基体炭界面，基体炭与基体炭界面结构特征； 4） 揭示 C/C 复合材料的 电磁波响应机理 ； 5） 形成 C/C 复合材料陶瓷相基体改性技术原型 ； 6） 建立 C/C 材料的辐照损伤表征体系，科学表征损伤失效 ； 7） 申请专利 4 5 项，在核心刊物发表学术论文 40 60 篇，其中 I 杂志源刊物发表论文 30 篇以上。 研究内容 预期目标 第 二 年 1） 碳源对长程传输 密 速 率的影响； 2） 液相增 密过程中预制体结构和炭结构 的 演变 ； 3） 高导热 C/C 复合材料的多层次结构设计； 4） C/C 复合材料异质界面结构表征及界面应力分析； 5） 吸收剂与 基体炭的复合结构对吸波性能的影响 ； 6） C/C 复合材料的 涂层 改性 技术； 7） 基体改性 C/C 复合 材料 的 辐照损伤 特征。 1）优化碳源组合，获得最佳的快速效增密的技术条件； 2） 给出高导热 C/C 复合材料的典型结构特征； 3） 揭示炭 立界面精细结构表征体系； 4） 阐明 吸收剂 的组成、分布及其与基体炭炭的复合结构对吸波性能的影响规律 ； 5） 设计出多层次复合涂层微结构 ，优化陶瓷涂层组合模式； 6） 掌握基体改性 C/C 复合材料的 辐照损伤机理 ； 7） 申请专利 4 5 项，在核心刊物发表学术论文 40 60 篇，其中 I 杂志源刊物发表论文 30 篇以上。 第 三 年 1） 长程传输 程中间产物及热解炭结构控制； 2） 高导热碳 /碳复合材料工艺 3） C/C 复合材料界面微观力学行为； 4） 吸收剂改性炭纤维和基体炭对C/C 复合材料微结构的影响 ； 5） 涂层 /基体改性一体化 C/C 复合材料的结构设计与控制 ； 6） 梯度涂层 C/C 复合 材料 的 辐照损伤 特征。 1） 揭示 间产物和热解炭微观结构多样性之间关系； 2） 掌握 高导热 C/C 复合材料结构控制方法； 3） 探明界面微观力学性能的影响因素； 4） 探明基体炭与耐高温吸收剂的协同吸波机制 ； 5） 掌握 一体化 改性 C/C 材料的制备技术 ； 6） 确定 梯度涂层 C/C 材料的辐照损 研究内容 预期目标 伤机理 ； 7） 申请专利 4 5 项，在核心刊物发表学术论文 40 60 篇，其中 I 杂志源刊物发表论文 30 篇以上。 第 四 年 1） 大尺寸、异形件液相增密过程中长程传输 增密机制； 2） 高导热 C/C 复合材料结构及性能的高温演变； 3） C/C 复合材料异质界面在高温下的结构演变规律； 4） C/C 复合材料力学、氧化烧蚀与吸波性能的协同设计 ； 5） 一体化 C/C 复合 材料高马赫、高温、富氧服役环境下的长时间烧蚀行为 ； 6） 梯度涂层 /基体改性 C/C 复合 材料的 辐照损伤 特征。 1） 确定大尺寸、异形件高效液相增密关键工艺参数的控制容限，建立液2） 相致密化过程浸渍效率评价体系； 探明高导热 C/C 复合材料导热性能高温演变规律； 3） 揭示异质连接界面在高温下的结构演变规律及失效机制； 4） 实现 C/C 复合材料抗氧化烧蚀、力学性能与吸波性能协同设计 ； 5） 探明一体化材料高马赫、高温、富氧服役条件下的失效机制 和防护机理 ； 6） 确定 梯度涂层 /基体改性 C/C 复合材料的辐照损伤机理 ； 7） 申请专利 4 5 项，在核心刊物发表学术论文 40 60 篇，其中 I 杂志源刊物发表论文 30 篇以上。 研究内容 预期目标 第 五 年 1） 相增密复合增密过程优化； 2） 高导热 C/C 复合材料性能优化； 3） C/C 复合材料异质界面在热循环作用下的结构演变规律； 4） 高温服役过程中 C/C 复合材料吸波性能的稳定性 ； 5） 一体化 高温长时烧蚀 C/C 复合材料的结构优化 ； 6） C/C 复合材料的辐照防护改性机制及实现技术。 1）探明 C/C 复合材料高效复合增密机制； 2） 优化设计与制备新型高导热 C/ 3） 进一步优化多相界面结构和异质连接界面结构； 4） 探讨高温服役过程中稳定 C/C 复合材料吸波性能的技术途径 ; 5） 掌握 C/C 复合 材料的辐照防护技术 和改性技术 ，显著提高 C/C 材料在辐照环境中的结构、热物理性能和力学性能的稳定性 ； 6） C/C 复合材料 均密度 度不均性 8%；临近空间条件下 8,工作时间1200s。 7）申请专利 4 5 项，在核心刊物发表学术论文 40 篇以上，其中 I 杂志源刊物发表论文 30 篇以上。 一、研究内容 1. 拟解决的关键科学问题 前期 973 项目解决了 “碳原子排列机理及其演变机制 ”、典型 C/C 复合材料“结构及界面特性与表征 ”和 1700 富氧 “环境服役动态过程与防护机理 ”三个关键科学问题，初步奠定了制备高性能 C/C 复合材料的理论基础。 为满足我国国民经济和国防现代化建设对 C/C 复合材料越来越高的性能要求和低成本要求，尚待解决以下五个方面的基本问题： (1)大尺寸异形 C/C 复合材料 低成本制备； (2)C/C 复合材料基体炭结构的可控可调； (3)C/C 复合材料中多相界面，涂层界面，以及异质连接界面的表征、设计和控制； (4)C/C 复合材料高马赫、高温、富氧环境长时间耐烧蚀和高导热实现机制； (5)C/C 复合材料高温吸波行为和辐照行为及防护。这些基本问题涉及如下三个关键科学问题： (1) 碳源基团高质高速增密过程机理与控制； (2) C/C 复合材料微观组织和界面结构形成与作用机制； (3) C/C 复合材料苛刻环境下长时间服役行为与防护。通过解决上述三个关键科学问题，奠定高性能 C/C 复合材料高效制备和 服役的理论基础，推动我国 C/C 复合材料制备及应用技术的快速发展。 围绕关键科学问题一 “碳源基团高质高速增密过程机理与控制 ”， 开展高性能C/C 复合材料高效增密过程与微观结构控制研究，发展长程传输、长程扩散快速密技术和液相增密技术， 解决大尺寸异形 C/C 复合材料低成本制备问题，及其炭结构的调控问题； 开展 C/C 复合材料高导热多层次结构设计与实现机制研究，解决采用国产原材料 制备高导热 C/C 复合材料的基础理论问题。 围绕关键科学问题二 “C/C 复合材料微观组织和界面结构形成与作用机制 ”，开展 炭 /炭复合材料多相界面 设计与表征评价 研究，解决 C/C 复合材料中炭 C/C 复合材料与涂层界面控制，以及C/C 复合材料异质连接界面的设计和控制问题 ；开展 C/C 复合材料微结构控制及力学与吸波性能协同研究，设计 C/C 复合材料中炭纤维、基体和涂层微结构，解决承载吸波一体化 C/C 复合材料设计与制备的基础理论问题 。 围绕关键科学问题三 “C/C 复合材料苛刻环境下长时间服役行为与防护 ”， 开展 C/C 复合材料高温长时烧蚀行为与防护方法研究，通过多相基体改性和表面涂层防护，突破 高马赫、高温、富氧环境下长时间耐烧 蚀 C/C 复合材料制备的理论和技术瓶颈 ；开展 C/C 复合材料辐照损伤机理与改性 研究，解决 C/C 复合材料辐照防护的基础理论问题。 2. 主要研究内容 项目以大型、异型构件的高效、均匀增密制备技术和富氧环境下高温、长时烧蚀行为与防护作为研究重点。 (1) 高性能 C/C 复合材料高效增密与过程控制 深入研究复合碳源组分、物理场、气体流场、中间基团等对提高 密速率和调控热解炭结构的作用，探明沉积过程中基团的演变规律；进一步探讨不同坯体结构、尺寸、形状构件的 密过程机理，发展长程传输、长程扩散快速 密技 术，实现大尺寸异形构件的 质高速制备；探索特种热解炭的结构及其形成机理，满足特殊用途应用需要；研究液相增密过程机理，设计、优化浸渍剂组分