高导热性的石墨烯/TC4钎焊接头：微观结构控制及其在高超音速热防护系统中的应用

《Materials Chemistry and Physics: Sustainability and Energy》：High thermal conductivity graphene/TC4 brazed joints: Microstructure control and application in hypersonic TPS

高超音速飞行器热防护系统研究：石墨烯/TC4复合材料通过775℃钎焊实现820.109 W/m·K超导热性能，界面结合优异|

　　

王子佳|严耀天|叶振宇|刘萌|曹健|齐俊雷

摘要

随着航空航天技术的飞速发展，在高温环境中的有效热管理已成为下一代系统（包括近空间飞行器、卫星和航天器）面临的关键瓶颈。随着飞行速度进入高超音速范围，传统的热防护系统（TPS）（由航空航天合金或陶瓷瓦等整体材料制成）已显得力不从心。本研究提出将石墨烯导热薄膜与TC4合金结合，制备出具有高导热性的复合材料，用于热防护系统。通过全面的微观结构表征和导热性能测试，对这种石墨烯增强复合材料的界面结合质量和热传输特性进行了深入研究。在775?°C的最佳钎焊温度下，其平面导热系数大幅提升至820.109?W·m^?1·K^?1，比TC4合金高出四十倍。石墨烯/TC4接头表现出优异的界面结合性能，有效降低了热阻并提升了热传递能力。这项研究为极端高温环境下的热管理提供了革命性的解决方案，尤其适用于高超音速飞行器的热防护系统。