清大聚合物基复合材料及其成型工艺课件第8章 复合材料的其它性能

聚合物基复合材料及其成型工艺第8章复合材料的其他性能主要内容•

功能复合材料基本概念•

高频介电性能•

热物理性能和烧蚀性能功能复合材料基本概念功能复合材料是指除力学性能以外，具有良好的其他物理性能并包括部分化学和生物性能的复合材料。如有电、磁、光、阻尼、热、摩擦、声等功能。功能复合材料多相材料基体功能体}复合如:加入导电功能体，可得到导电复合材料加入电磁波吸收剂，可得到吸波复合材料树脂基功能复合材料在功能复合材料中占有重要地位基体主要起粘结作用，某些情况下也起功能作用，复合材料的功能特性主要由功能体贡献，加入不同特性的功能体可得到特性各异的功能复合材料。功能复合材料除具有复合材料的一般特性外，还

具有如下特点：

应用面宽

不同功能的复合材料

研制周期短

甚至更长，而功能复合材料的这个时间短得多

附加值高

单位质量价格与利润远远高于结构复合材料

小批量，多品种

功能复合材料很少有大批量，但品种需求多。

适于特殊用途

在不少场合，功能复合材料有着其他材料无法比拟的使用特性结构材料从研究到应用一般需要10～15年，按基体分类（相同于结构复合材料）1）树脂基（或聚合物基）功能复合材料2）金属基功能复合材料3）

陶瓷基功能复合材料4）碳基功能复合材料功能复合材料的使用温度与相应的结构复合材料不完全相同，同种基体的功能复合材料的使用温度要宽一些在实际使用中往往习惯按功能特征分类功能特征主要类型用途磁功能复合材料屏蔽复合材料柔韧磁体、磁记录吸波复合材料隐身材料透波复合材料雷达罩、天线罩导电复合材料聚合物基导电复合材料屏蔽无机非金属基导电复合材料高压绝缘、建筑物绝缘金属基导电复合材料高强、耐热导电材料超导复合材料医用核磁成像技术光功能复合材料透光复合材料农用温室顶板发光复合材料荧光显示板光致变色复合材料变色眼镜光记录复合材料光学存储器热功能复合材料烧蚀防热复合材料固体火箭发动机喷管热适应复合材料半导体支撑板阻燃复合材料车、船、飞行器等内装饰材料摩擦复合材料摩阻复合材料汽车刹车片减摩复合材料轴承阻尼复合材料热损耗阻尼复合材料洗衣机外壳、网球拍磁损耗阻尼复合材料桥梁减振电损耗阻尼复合材料智能声控防弹复合材料软质防弹装甲防弹衣复合材料层合板防弹装甲防弹头盔陶瓷/复合材料防弹装甲航空复合装甲抗辐射复合材料防紫外线复合材料遮阳伞防X或γ射线复合材料X射线摄影纱、γ射线防护服防中子复合材料中子辐射防护服防核辐射复合材料核废料容器高频介电性能电磁波特性复合材料如：电磁波屏蔽、

吸波、透波复合磁性分离材料

磁致伸缩复合材料

磁光复合材料根据应用特征的不同磁性复合材料——以磁功能为主要应用目的的材料兼有磁性功能与其他功能特性的复合材料磁功能复合材料透波复合材料广泛应用于运载火箭、飞船、导弹及返回式

卫星等航天飞行器和各种陆地无线电系统中。按其结构形式，可分为天线窗和天线罩两大类。天线窗一般位于飞行器的侧面，通常为平板或带弧面的板状；天线罩位于飞行器的头部，多为锥形或半球形，具有导流、防热、透波、承载等多种功能。透波复合材料是保护航天飞行器及地面雷达站在恶劣环境条件下通讯、遥测、制导、引爆等系统能正常工作的一种多功能复合材料。分

类应

用复合材料的一项重要用途，是用来制造雷达整流罩及各种微波天线保护罩。这些罩子质量优劣，很大程度上取决于复合材料的高频介电性能。高频绝缘低频绝缘低频导电金属材料复合材料介电性能高频透波材料在低频电场条件下的电行为属于材料的低频介电性能，在高频电场下的电行为属材料的高频介电性能。对用于雷达罩及各种微波天线保护罩的复合材料（除CFRP），因它工作在雷达天线辐射出来的高频电（磁）场条件下，作用是用来保护雷达天线的，所以主要研究它的高频介电性能。材料在电场中表现出来的导电行为及其内部发生的一些物理现象，如介质的极化、电流的穿透等问题，总称为材料的介电性能。介电性能介电性能表征参数1)

在高频电场条件下，介质材料的介电性能指标，是介电系数ε和介质损耗角正切值tg

δ。2)

介质材料的介电系数和介质损耗的大小，取决于介质材料在高频电场作用下的极化现象。3)

含有偶极分子或极性基团的介质材料，在外电作用下，容易产生较强的极化现象，而且通常表现出较大的介电系数和介质损耗。（

1

）优良的电性能。介电常数ε和损耗角正切值

tgδ都要小。一般情况下，在

0.3～300GHz频率范围内，透波材料的适宜ε为1

～

4

，tgδ为

10-3

~

10-1数量级。（2）足够的机械强度和适当的弹性模量。（3）良好的热冲击性和耐热性。（4）经得起雨蚀、辐射等环境条件。（5）可生产性和经济性。航空航天透波材料需要满足的条件机载雷达的功能是通过其天线辐射出一定频率的电磁波，利用电磁波传播过程的特性，达到探索目标、测距、定位以及控制武器攻击目标等目的。1.1电磁波通过雷达罩时的物理现象及其

对雷达工作的影响雷达天线辐射出来的电磁波束射向雷达罩时，会产生反射、折射和透过现象；用作雷达罩的材料在电磁波作用下产生“极化”现象和损耗（吸收）电磁波能量的现象。电磁波的反射和能量损耗对雷达工作性能的影响最大，会减少雷达的最大测距，反射作用还会造成电磁波能量的分布或最大能量发射方向发生变化，即天线方向性图畸变。影响雷达罩反射电磁波的因素

雷达罩材料

罩壁材料的选择，是影响反射的首要因素。罩壁材料的介质损耗越小，对电磁波吸收越少。罩壁材料中的基体材料品种、用量、固化程度及均匀性是影响雷达罩对电磁波吸收的主要因素。对各种结构的雷达罩都存在某一理想的厚度，称“最佳厚度”，使罩壁前后表面反射的电磁波叠加后，减至最小，以降低反射对雷达性能的影响。壁

厚对复合材料雷达罩，基体材料是影响雷达罩高频介电性的主要因素，基体材料的固化反应程度，以及基体材料的含量及其均匀性，是影响雷达罩反射的重要因素。所以工艺条件的控制、含胶量以及结构均匀性，是影响雷达反射的重要因素。雷达罩电气类别的选择，罩壁上是否含有夹杂物，特别是罩壁上是否有覆冰等，也会影响到雷达罩的反射性能。制造工艺质量吸收电磁波对雷达性能的影响1.

减少探测距离雷达罩对电磁波的吸收将损耗电磁波的能量，致使雷达的有效作用距离减小。2.

影响雷达工作罩壁越薄，电磁波透过罩壁的行程越短，被吸收的能量越

少，因而功率透过系数将越大。但罩壁厚度不能无限制的减薄，首先要考虑其强度、刚度是否满足要求，还要考虑满足反射的要求，保持最佳厚度。罩壁材料的介质损耗越小，对电磁波吸收越少。罩壁材料中的基体材料品种、用量、固化程度及均匀性是影响雷达罩对电磁波吸收的主要因素。影响雷达罩吸收电磁波的因素雷达罩材料壁厚

有较大的透波率，较低的功率反射。

对雷达的天线方向性图影响较小，即对雷达的定向（方位、俯仰）影响较小。上述两点基本要求与雷达罩的电气类别、材料选择、结构特点及其制造工艺有关。实体复合材料罩的吸收比夹层结构罩的吸收强。三层结构罩一般采用介电损耗较大的材料作薄面板，用低介电损耗的材料作夹芯。雷达罩的基本要求雷达罩结构1.2雷达罩分类与结构雷达罩的类别可根据其结构、形状、所用材料以及电气类别来分类。锥形按其外形

<

—

半球形圆形椭柱一般是夹层结构罩，面层采用强度高、介电系数大的材料，中间夹以轻质、介电系数小的夹芯制成。重量轻、强度、刚度较高，介电性能好，但制造工艺复杂。采用介电系数较小的材料（如泡沫塑

料）制成，其介质损耗低，高频介电

性能好，但强度低，耐热性差。适于

低速飞行器使用。采用介电系数较大的材料（如玻璃钢）制成，强度较高，但较重，介质损耗大，适于小型天线的保护罩。按其结构

双层多层单层玻璃钢－泡沫塑料按所用的材料<玻璃钢－蜂窝夹芯材料陶瓷玻璃钢－陶瓷材料泡沫塑料主要原材料种类1）低损耗纤维玻璃纤维、芳纶纤维（Kevlar-49）和超高分子量聚乙烯纤维（UHMWPE）的原料在1MHz下介电常数为2.3~2.7，介质损耗为5×10-4，因而上述纤维均具有良好的透波性能。2）

树脂基体的介电性能传统的树脂基体，如不饱和聚酯树脂、环氧树脂、改性酚醛树脂等热固性树脂仍广泛用于各种导弹天线罩中；氰酸酯树脂、有机硅树脂、聚酰亚胺等新型耐高温树脂也逐渐开始投入使用；热塑性树脂如：聚苯硫醚、聚醚砜、聚苯并咪唑，近年来在天线罩的研制中崭露头角。高频电场下，玻璃纤维属于离子式极化，其介电系数ε变化不大，介质损耗tgδ较小。基体树脂属于偶极驰张式极化，其介电系数和介质损耗较大，且随基体品种不同、基体含量的变化以及基体固化程度不同，ε和tgδ变化的范围较大。高频介电性能参数一般较大玻璃钢制造过程中基体含量控制、基体含量分布的均匀性、基体的固化程度等工艺因素，都会影响玻璃钢的高频介电性能。这是对比非极性聚合物而言，与玻璃钢在高频介电场条件下的极化类型有关。与其制造工艺有关主要取决于基体材料玻璃钢的高频介电性能特

点

各种基体所含极性基团的极性强弱不同、含量不同、结构不同，其在外电场作用下产生极化现象的极化程度(ε

)

以及极化引起的外电场能量损耗（tan

δ

)

差别较大，因而玻璃钢表现出来的高频介电性能差别较大。极性基团含量越大、极性越大，基体的高频介电性能参数值就越大。基体材料极性基团的含量及极性大

小对玻璃钢高频介电性能的影响在高频电场条件下，为减少介质的功率损耗，应选择ε、tan

δ较小的介质材料。玻璃钢的组成、结构对其高频介电性能的影响

内因

分析一般当基体材料所含极性基团极性越强、基团越小（位阻越小）、分子链的柔顺性越好，在外电场作用下，极性基团沿外电场方向的定向程度越高、则极化程度越高，其介电系数ε和介质损耗tan

δ值越大。基体材料极性基团的运动能力

对玻璃钢高频介电性能的影响a.

基体结构基体中低分子线型组分的增加，如增塑剂、增韧剂的加入，使基体分子链的柔顺性增加，且在外电场作用下极性基团的运动能力提高有利于极化运动，表现出高频介电性能值提高，这对高频介电性要求是不利的。但若线型组分在基体中含量过高，降低了单位体积基体中极性基团的密度，也会使基体材料的高频介电性参数值降低（有利于高频介电性能的要求）。b.

胶粘剂分子链的柔顺性和

低分子线性组分温度改变了基体中极性基团的运动能力、基团的密度以及基体的结构，因此温度的影响主要表现在对基体介电性能的影响。外电场频率较高时，极性基团沿外电场方向的极化取向运动频率较高，极性基团取向运动要跟上外电场变化，其运动能力是主要矛盾，温度提高能增加极性基团的运动能力，因此在基体使用温度范围内，随温度升高基体的高频介电性能参数值都提高。温度对玻璃钢高频介电性能的影响外因：

外界条件对玻璃钢高频性能的影响外电场频率较低时，极性基团的取向运动频率较低，温度的影响较复杂。介电系数（极性基团的取向度）随温度升高而增大。介电损耗随温度升高开始由于极性基团运动能力提高其值下降，随着温度继续升高，已固化的基体结构中链的“段落”运动能力增加，极化基团的极化度增加，迅速消耗外电场能量因而介电损耗增大。若外界温度升高超过了基体的使用温度范围，无论外电场频率高或低，基体的高频介电性参数都会急剧升高。这是因为基体开始裂解、分子量急剧下降，分子间约束力（对极性基团运动的位阻）随之急剧下降；同时漏电电流急剧上升，因而极化效果迅速增加表现出高频介电性参数急剧上升。湿度对玻璃钢高频介电性能的影响较为明显。因为玻璃钢吸水后，水与玻璃纤维作用产生大量羟基，使玻璃钢的高频介电性参数值增大。因而在高频电场条件下使用的玻璃钢应有防护措施，如表面涂漆等。湿度对玻璃钢高频介电性能的影响透波复合材料的发展趋势（1）随着下一代高性能导弹的速度和天线罩的工作温度的大幅度提高，天线罩的外型必然呈大长径比的流线型。目前天线罩在使用温度极限，最佳电性能和减小质量等方面，均处于可用的边缘状态，难以适应飞行器进一步发展的要求。所以要开发新的材料体系，以适应更为苛刻的要求。（2）为提高制导精度和抗干扰能力，各种新型雷达不断出

现，如毫米波雷达、频率捷变雷达、宽频带雷达等。（3）发展高性能宽频高透波率透波复合材料，满足反辐射小弹头、突防电子干扰机等智能弹头技术的需要，以便适应智能化战争的要求。热物理性能和烧蚀性能热功能复合材料是具有特殊热作用的复合材料。根据使用条件的不同,热功能复合材料可发挥防热、导热以及耐火等作用.因此其分类也可分为:热适应复合材料（热匹配复合材料）:通过组分与其含量的选择和排列取向的设计，而使之具有适合要求的热导率或热膨胀系数的一种复合材料。烧蚀防热复合材料热适应复合材料阻燃复合材料热功能复合材料聚合物基复合材料在受热过程中将发生两种变化：一种是物理变化，如软化与熔融（热塑性）；

一种是化学变化，即交联、降解、氧化或水解。耐热性能导热系数线膨胀系数作结构材料用作功能材料用耐热性能热性能表征热物理性能TgTd当物体两边存在温差时，就有热量从高温端传向低温端。传热的热量与温差、传导时间和物体两边的面积成正比，与物体的壁厚成反比。其中的比例系数称为导热系数。单位W/m·K。导热系数是物质固有的属性，是表示该物质热传递能力大小的物理量。例如：T300/4211单向板[0°]1660℃时厚度方向的导热系数为0.72W/m·K导热系数含义材料性能碳纤维玻璃纤维纵向导热系数W/（m·K）843.0横向导热系数W/（m·K）8.43.0导热系数不同的树脂品种材料的组分结构、性质材料的组分含量、组合形式纤维品种CF:纵向>横向GF：各向相同含量增加，导热系数增加连续纤维>

不连续纤维导

热

系

数

影

响因

素增强组分在半导体器件中，工作的物质是Si、Ge等半导体材料。为保护、固定、支撑并与其它器件连接，需要封

装材料、支撑板材料、导电框架材料等。需要研究导热率较高的复合材料，将高集成度和高功率半导体器件产生的高热量迅速传递出去，提供系统所需要的耐热性，避免热疲劳破坏等问题。复合材料的导热率

较低聚合物复合材料沿各个方向，如经向、纬向或垂直布层方向的线膨胀系数不一样。聚合物复合材料受热时可能产生膨胀，

也能产生收缩。聚合物复合材料是一种各向异性的复合材料，它的热膨胀与金属或其他非金属材料的热膨胀有不同的特点：线膨胀系数材料性能碳纤维KEVLAR玻璃纤维T300/4211

（70℃)纵向热膨胀系数10－6/K-0.3-24.80.02横向热膨胀系数10－6/K3.116.14.828线膨胀系数碳纤维、KEVLAR纤维等沿纤维轴向具有负的热膨胀系数，如与具有正的热膨胀系数的纤维混杂，可得到预定热膨胀系数的复合材料，甚至为“零膨胀系数”材料，这种材料对一些卫星照相支架、高精度设备、计量和精密仪器的构件非常重要。它可在温差250℃的温度范围内保

持良好的尺寸稳定性。应

用航天飞行器、导弹等在特殊气动热环境中免遭烧毁破坏，保持必需气动外形的关键材料热流作用

发生多种物理和化学变化耐烧蚀复合材料或防热复合材料，其材料质量消耗，带走热量耐烧蚀性能分解熔化蒸发升华辐射阻止热流传入结构内部烧蚀防热复合材料功能是定义宇宙航行器在发射、飞行以及重返大气层等过程

中，必须克服空气动力学和热力学因素的作用:在这个过程中，材料发生着复杂的物理的、化学的和物理化学的变化，此过程引起材料的磨蚀和热腐蚀。火箭喷管工作时同样经受类似的作用，此现象称为烧蚀作用能经受烧蚀作用的材料称为烧蚀材料。1.烧蚀的基本概念主要利用树脂在高温下的碳化吸收热量，进而所形成的碳化层还具有很好的辐射散热和阻塞热流作用，如石英／酚醛复合材料、碳／酚醛复合材料、碳/聚酰亚胺复合材料等主要利用材料在高温下熔化吸收热量，并进一步利用形成的熔融液态层来阻塞热流，如碳纤维/石英复合材料和石英（玻璃）/酚醛复合材

料；主要利用材料在高温下升华气化带走热量，如

C/C复合材料，升华温度可达3600℃,该复合

材料在升华前还有强烈的辐射散热作用升华型熔化型碳化型2.烧蚀的分类防热机制耐烧蚀性能最好，并具有优异的高温力学性能与耐热冲击性，是用于2000℃以上防热结构的唯一备选材料，可耐受高达10000℃的驻点温度具有良好的高温力学性能、抗氧化性、耐磨性及隔热性，其工作温度可高达

1650℃,但其脆性大，可靠性较差具有密度低，成型加工容易等优点，烧蚀式防热技术的兴起首先有赖于树脂基防热复合材料的开发树脂基碳基陶瓷基所用基体一般指密度大于1.0g/cm3的防热复合材料，如纤维增强各种基体的防热复合材料。常用的高密度树脂基防热复合材料有玻璃／酚醛复合材料、高硅氧／酚醛复合材料、碳／酚醛复合材料及碳／聚酰亚胺复合材料由轻质填料（如中空玻璃珠、陶瓷珠等）、短切纤维与酚醛树脂、环氧树脂或有机硅树脂等复合而成的防热材料，其密度可根据要求在0.2～0.7g/cm3之间变化低密度高密度密度大小耐烧蚀复合材料之所以有热屏蔽性能，主要是由于其在烧蚀过程中，能形成表面碳化层结构。碳化层的功用是形成的坚硬表面能经受热气流的冲刷作用及能经受热气流中夹带的粒子的磨蚀。碳化层的多孔结构有小的热传导率，能起到热屏蔽作用。碳化层在超高温环境下有显著的热辐射作用。耐烧蚀材料的优劣，首先看碳化层生成的多少，即残碳率的大小。3.耐烧蚀材料的主要表征参数耐烧蚀材料中所用树脂热分解温度越高，它的碳产率也越高。热分解温度残碳率在超高温热源下，耐烧蚀材料能承受的时间，是表明材料烧蚀性能的指标之一。通常以mm/s表示，随测试方法不同分为平均线性烧蚀速率和瞬时烧蚀速率。耐烧蚀材料处于高温热源温度下会逐步升温，最后达到和高温热源平衡的温度。表面温度越高表明表层耐烧蚀能力越强。这是表示耐烧蚀材料的绝热性能的指标。热传导率越小，则传热越慢，耐烧蚀时间也越长。线性烧蚀速度热传导率表面温度包括材料未被烧蚀前的机械性能和烧蚀过程的机械性能。以火箭喷管为例，工作状态下应能承受推进剂燃烧所产生的压力和高速气流产生的声学震动，以及温度变化所产生的应力。此外还要经受高速气流所产生的气动剪切力和所夹带的金属粒子的机械磨蚀力。表示耐烧蚀材料所能忍受高温的能力和绝热的效果。通常是一定厚度的试样，从开始加热到背面达到规定温度时为止的时间。耐烧蚀材料最广泛应用的技术指标，以单位质量的耐烧蚀材料所吸收和耗散的热量表示。绝热指数机械强度烧蚀热耐烧蚀材料在高温环境下生成碳化层的同时，必然放出分解气体。不同类型的烧蚀材料有不同的分解气体，不同温度下所产生的气体种类和数量也不同。研究这些气体的成分、数量，出现的温度及其分子量大小等，就可以判断烧蚀材料在烧蚀过程中树脂裂解的机理，热稳定性，以及气体的毒性和对环境污染的程度。裂解气态产物的分子量及性质作为导弹鼻锥、航天飞机头锥与机翼前沿、火箭发动机喷管喉衬等用烧蚀防热材料在高温气动环境下仍能保持结构的承载能力和气动外形4.烧蚀防热复合材料的特性要求力学性能热物理性能耐烧蚀防热性烧蚀防热材料一般应具备以下基本特性：（1）比热大，以便在烧蚀过程中可吸收大量的热量；（2）导热系数小，具有一定的隔热作用，这样能使形成高热的部分仅局限在表面，热难以传导到内部结构；（3）密度小，最大的减少制造材料的总重量，适应航天领域设计要求；（4）烧蚀速率低，质量烧蚀率低。单位质量的烧蚀材料完全烧掉所带走的热量衡量耐烧蚀材料性能优势的重要参数是有效烧蚀热。高相变热有机无机组分低热导率吸收气动加入的大量热流发生相变质量流失把热量带走保护内部结构5.树脂基防热复合材料表面烧蚀又称为线烧蚀，是指发生在结构表面的

烧蚀。主要包括表面材料与环境气流的热化学反应、材料的熔化、蒸发、升华、高速粒子冲刷以及机械剥蚀引起的质量损失体积烧蚀是指结构内部材料在较低温度(相对于表面烧蚀而言)下因热解反应或热氧化反应导致的质量损失烧蚀过程与防热机理体积烧蚀表面烧蚀T1－树脂热分解温度；T2－树脂碳化温度T3－玻璃纤维熔融温度；T4－烧蚀表面温度玻璃纤维／酚醛复合材料的烧蚀防热过程：热分解层碳化层未影响层液

态

玻

璃层附面层热

影

响层玻璃纤维酚醛树脂复合材料的烧蚀行为示意图1-能量交换（对流、辐射、气体燃烧、表面燃烧、再辐射、蒸发冷却、化学变化、物理变化）2－熔融的玻璃液化层3－致密的焦碳层4－初期的多孔焦碳层5－树脂的降解层6－未变化的烧蚀材料碳/酚醛复合材料烧蚀表

面。树脂碳为层片状，层

片表面有脆性裂纹扩展的

河流花样。这是由于烧蚀

过程中崩裂而形成的高模量碳纤维层烧蚀面纤维层之间的酚醛树脂在烧蚀过程中形成块状树脂碳。在无纤维增强部分有大量裂纹，在有纤维增强的区域裂纹较少。件下成致密的玻璃碳烧蚀表面树脂碳已烧蚀掉纤维呈不均匀烧蚀碳/酚醛烧蚀表面酚醛树脂在烧蚀的条（1）复合材料本身的热容吸收气动加入初期（表面未达到烧蚀之前）碳／酚醛的热导率较大，因而向内传递的热能较多依靠自身的热容吸收热能而升温碳纤维不熔化可升到较高的温度导致烧蚀过程中碳化层加厚树脂开始分解并吸收大量热能，同时热解产生大量气体向外逸出并带走热量碳化层具有石墨化倾向，这使其在一定程度上兼有石墨或碳／碳材料烧蚀性能（2）树脂基体的热分解吸热热解层变成多

孔焦炭碳化层b.次外层，也为稳定的碳化层，温度为1000～1600℃,完全热解碳化但不出现石墨化倾向；a.最外层，直接承受气动热，温度约为1600～2500℃,生成稳定的碳化层，具有石墨化倾向，气孔率高；c.热解层，包括部分不稳定碳化层，温度为650～1000℃从防热材料的厚度方向来看，由表向里可分为四层：d.材料本体层，基本未发生化学变化（3）碳化层表面的化学反应、升华和热辐射表面层在附面层中氧的作用下发生化学反应并放出热量。同时部分碳分子发生升华吸热大量热量以热辐射的形式放出由于表面

温度很高（4）“

热阻”效应和剥蚀现象碳化层热解层和热影响层的层间界面向材料深部推进热解气体阻止附面层的热量向内传递，还能阻止附面层中的氧气与碳化层接触而发生燃烧反应——即所谓“热阻”效应热解气体在防热中具有双重性，过多的气体产物会导致严重的机械剥蚀界面处不断产生的热解气体产物穿

过碳化层把大量的热量带入附面层热解气体也会导致碳化层破碎而随气流流失，即“机械剥蚀”目前用作烧蚀防热复合材料的主要有玻璃纤维、高硅氧纤维、石英纤维、碳纤维(石墨纤维)及其编织物，也少量应用碳化硅纤维及氧化铝纤维等。不同纤维其抗烧蚀特性是有很大差异的：

玻璃纤维在200～250℃下强度无明显变化，当达到

熔融温度以后，其熔态玻璃粘度小，流动速度快。

碳纤维（石墨纤维）的高温强度高，且由于其在高温下焓值的提高及升华吸热，其有效烧蚀热高于其他材料。烧蚀用纤维

高硅氧纤维是指SiO2含量在95％以上的玻璃纤维。SiO2含量越高，纤维熔点也就越高。高硅氧纤维的热性能优于玻璃纤维，在980℃下无明显物理变化，在1600℃以下不熔化和蒸发。当温度高于1650℃时即熔化，生成高粘度液体，流动速度小，易滞留于材料表面，且液层的热容和热辐射也高，可发生较强的气化作用，从而提高了有效烧蚀热。

酚醛树脂树脂基烧蚀复合材料所采用的基体主要为酚醛树脂。最早问世的合成树脂，不仅是最早用于火箭喷管的烧蚀材料，迄今仍在烧蚀材料领域发挥着重要的作用。在热解