应用案例
Case study
航天
在航天领域、不仅比航空领域更加重视轻量化、还要求部件即使在温度变化剧烈的严酷环境下、也能够稳定地保持其形状和性能。此外、耐热性、热防护性、热导率等与热相关的材料性能也十分重要。三菱化学拥有面向航天环境的各种碳纤维复合材料 (CFRP) 及相关技术。
沥青基高模量碳纤维实现的零CTE（热膨胀率）部件
在宇宙空间中、部件会暴露在剧烈的温度变化之下、因此光学设备的结构部件需要具备极高的尺寸稳定性。特别是在空间望远镜和光通信设备中、即使是轻微的热变形、也可能导致光轴偏移或焦点偏移、因此抑制热膨胀的材料设计十分重要。三菱化学的沥青基高模量碳纤维具有负热膨胀系数的特性。通过将其与树脂组合、可以设计出热膨胀率接近于零的“零CTE”CFRP。零CTE CFRP兼具轻量化和高尺寸稳定性、适用于人造卫星、空间望远镜、光学设备支撑部件等需要高精度光学性能的用途。8 9由超高模量沥青基碳纤维与氰酸酯树脂基体“#290”组合而成的复合材料、正在推进应用于空间望远镜等高精度部件。该材料即使在严酷的热环境下也能抑制尺寸变化、有助于在宇宙空间中实现稳定的观测和通信性能。
耐热、热防护与热管理材料
在航天应用中、除了结构部件的轻量化和尺寸稳定性之外、应对热环境也是一项重要课题。用于航天器外部结构、热防护部件以及电子设备周边散热部件的材料、需要根据具体用途具备耐热性、热防护性和热导率等性能。三菱化学充分发挥碳纤维复合材料的设计自由度、提供面向耐热和热防护用途的CFRP、以及C/C、C/SiC复合材料等高耐热材料。这些材料有望应用于需要承受航天器热负荷的部件、以及在极限环境下使用的结构部件。此外、在人造卫星和航天器所搭载的电子设备中、如何在有限空间内高效散热也是重要课题。具备高热导率的沥青基碳纤维及其复合材料、可作为同时满足轻量化和散热性能要求的有效材料解决方案。
氰酸酯树脂预浸料“#290” /
热塑性碳纤维预浸料“Kyron™ULTRA”
在航天应用中使用CFRP时、除了碳纤维本身的性能之外、与其组合使用的基体树脂的特性也十分重要。通过适当地组合碳纤维和基体树脂、可以设计出满足航天应用要求的材料。氰酸酯树脂预浸料“#290”采用兼具高耐热、低吸湿和极低温特性的氰酸酯树脂、面向航天环境充分发挥碳纤维的特长。在月面探测机器人等设想用于严酷航天环境的应用中、也利用了#290的特性。Kyron™ULTRA是将超级工程塑料浸渍于碳纤维中而制成的热塑性碳纤维预浸料。除了作为基体树脂的超级工程塑料所具有的高Tg、低吸湿性、低释气性和耐冲击性等特性之外、通过选择适合用途的碳纤维、并优化碳纤维与树脂组合的工艺、Kyron™ULTRA正在作为需要轻量化、可靠性和力学性能的人造卫星部件材料进行研究和评估。
