在航空航天結(jié)構設計中,設計構件可須盡可能輕,同時滿足強度和剛度的要求。聚酰亞胺電熱膜已成功地應用在風云系列人造衛(wèi)星,長征系列運載火箭,東風﹑紅旗等系列導彈,以及飛機,艦船,坦克,火炮的陀螺儀,加速度表,火控雷達等溫控與加熱系統(tǒng)中。硅橡膠加熱器使得它能夠廣泛地適用于加熱領域并能夠獲得相當高的溫度控制精度。聚酰亞胺加熱膜是以聚酰亞胺薄膜為外絕緣體;以金屬箔﹑金屬絲為內(nèi)導電發(fā)熱體,經(jīng)高溫高壓熱合而成。對于較些二次承重結(jié)構,可以采用夾層結(jié)構設計來滿足強度和剛度的要求,并能明顯達到減重的效果。蜂窩夾層結(jié)構不僅具有重量輕、強度高、抗彎曲性能好等優(yōu)點,而且通過對成型過程的控制,外觀光滑、光滑,具有優(yōu)良的氣動性能。同時,蜂窩夾層結(jié)構還具有力學性能、電學性能和保溫性能,這使得其作為較種結(jié)構和功能集成材料在航空航天領域得到了廣泛的應用。
常用的蜂窩芯是鋁蜂窩,Nomex蜂窩和玻璃蜂窩,面板可以是鋁合金,碳/環(huán)氧復合材料,玻璃纖維增??強塑料等。但是,上述蜂窩狀夾層結(jié)構在不高于200℃的溫度下使用,并且不能用于更高的溫度要求。聚酰亞胺復合材料具有優(yōu)異的耐熱性和機械性能,但聚酰亞胺蜂窩夾層結(jié)構在中國的研究較少。近年來,航天材料與技術研究所對聚酰亞胺蜂窩夾層復合材料進行了研究和研究,并開發(fā)出輕質(zhì)耐高溫聚酰亞胺蜂窩夾層結(jié)構。面板由聚酰亞胺復合材料制成,蜂窩芯由玻璃布增強聚酰亞胺復合材料制成。蜂窩夾層結(jié)構采用二次固化工藝分別對成形板和蜂窩芯進行固化,較后將板和芯膠合,形成聚酰亞胺復合蜂窩夾層結(jié)構。
結(jié)果表明,聚酰亞胺復合材料的蜂窩夾層結(jié)構具有良好的隔熱和阻燃性能。試驗過程中未出現(xiàn)層間開裂和嚴重變形,但對比試樣的酚醛玻璃鋼出現(xiàn)燃燒和嚴重層間開裂和嚴重變形。結(jié)果表明,聚酰亞胺蜂窩夾層結(jié)構具有良好的隔熱性能和熱變形抗力。
目前,聚酰亞胺蜂窩夾層復合材料蜂窩芯的熱阻與聚酰亞胺復合材料的成型工藝不匹配。在芯材固化過程中,節(jié)點膠發(fā)生分解和碳化,導致節(jié)點強度嚴重下降,導致整個蜂窩夾層結(jié)構的力學性能下降。因此,有可要研制適合于耐高溫聚酰亞胺復合材料成型工藝的高溫接頭膠粘劑,以提高結(jié)構的綜合性能。聚酰亞胺蜂窩夾層結(jié)構具有良好的隔熱性能和力學性能,可以減小隔熱層厚度,提高結(jié)構剛度,實現(xiàn)結(jié)構的輕量化和功能化,有望應用于導彈和運載火箭的隔熱板、天線罩、整流罩等特殊場合。