石英纖維在航天上的應(yīng)用實(shí)例

   航天飛機(jī)是重復(fù)使用的再入大氣層的飛行器，設(shè)計(jì)要求重復(fù)使用100次以上，總壽命達(dá)到10年。石英纖維及其制品具有優(yōu)良的耐熱性能，針刺氈在1000℃時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)為0.328W/(m·K)，1000℃下加熱1000h,其熱收縮率低于1.5%，熱膨脹系數(shù)僅為0.54x10-6/K，而且抗熱沖擊性能極好。因此，由兩層石英纖維布和中間一層石英纖維氈構(gòu)成的可重復(fù)使用表面防熱材料RSI，已用于美國(guó)“哥倫比亞”號(hào)航天飛機(jī)副翼的拱形體上，取代了先前所用的石英磚。

    石英纖維的優(yōu)點(diǎn)還在于，航天飛機(jī)返回后維修量很小。之后“探險(xiǎn)”號(hào)航天飛機(jī)也采用這種材料，更換了原先使用的8000塊防熱磚。美國(guó)的宇宙聯(lián)絡(luò)飛船曾使用34000塊Si02含量為99.7%的石英玻璃纖維燒結(jié)磚（耐溫達(dá)1250℃）作為防熱材料。前蘇聯(lián)發(fā)射的宇宙聯(lián)絡(luò)飛船，也使用了石英玻璃纖維作為表面防熱材料。

    據(jù)報(bào)道，**、二兩艘飛船使用的是石英玻璃纖維中添加硅溶膠作粘結(jié)劑，用抄造法成型后，在1275℃燒成。第三、四艘仍采用石英玻璃纖維，只是添加物作些調(diào)整，以便獲得隔熱效果更好的防熱材料?？傊允⒉ＡЮw維及其織物為原材科制成的可重復(fù)便用表面防熱材料RSI，成功地解決了航天飛機(jī)再入大氣層時(shí)，因與空氣激烈摩擦，表面局部溫升高達(dá)1200℃工況下的表面防熱難題，而且達(dá)到了可重復(fù)使用的效果，具有良好的經(jīng)濟(jì)性。

    高硅氧玻璃纖維的熱學(xué)性能和石英纖維的性能相近，也具備優(yōu)良的耐高溫性能抗熱震、低的線熱膨脹系數(shù)和低的導(dǎo)熱系數(shù)等，但是普通的高硅氧玻璃纖維SiO₂含量多為96%～98%，雜質(zhì)含量較多，這樣當(dāng)溫度連續(xù)超過982℃時(shí)，雜質(zhì)的存在使其容易結(jié)晶化，析出方石英晶體，導(dǎo)致材料線熱膨脹系數(shù)急劇上升，*終將造成材料變形、開裂，因此需要用高純二氧化硅纖維材料。