M圖像，證實該PI氣凝膠材 料在整個纖維中均連續(xù)。但是，W250X放大仔細(xì)檢查，在碳纖維增強體與該PI氣凝膠之間 存在明顯的連續(xù)性缺失。運一行為反映在運一材料中所觀察到的極差的橫向壓縮和拉伸強 度中。因為絮中的碳纖維主要位于x，y平面且非常堅硬并因此具有高曉曲強度，所W當(dāng)PI 凝膠進(jìn)行收縮時，該氣凝膠收縮遠(yuǎn)離該纖維，留下微米水平的縫隙。很明顯，在平壓縮測試 過程中，該樣品，尤其是具有低復(fù)合材料密度的樣品，將顯現(xiàn)低壓縮強度。150kx的圖像例示 性說明AspenaerogelsPI氣凝膠的典型纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
[0085] 為了增加Z向的拉伸強度，我們使用Kevlar線（46號）W十字圖案縫合（手工） 多層鋪層，如圖16中所見。將縫合的復(fù)合材料強度明顯更大。當(dāng)測試其曉曲強度時，觀察 到強度增加13%。圖16證實，通過縫合緩解了層-層剪切應(yīng)力，并因此維持更高的曉曲荷 載。
[008引實施例9
[0087] 使用具有50kN測壓元件且十字頭速度為0. 050"/min的Instron(Model5569) 檢查上掲TD= 0. 04g/cc的增強樣品，進(jìn)行單軸壓縮分析。測定每一增強PI氣凝膠的應(yīng) 力-應(yīng)變曲線，并計算楊氏壓縮模量。
[0088] 自圖7中所示的CF-4g、CF-4a、Q-4g、Q-4a、CT-4g、CT-4a的應(yīng)力-應(yīng)變曲線測得 相應(yīng)的壓縮強度。與極度積灰且非常易碎的氧化娃氣凝膠相比，非增強和增強PI樣品顯示 最小的顆粒脫落和積灰。測定每一樣品的楊氏模量和最大壓縮應(yīng)力，并總結(jié)在圖17中?？?之，PI氣凝膠的增強導(dǎo)致較低的熱導(dǎo)率，而W較低的最大壓縮應(yīng)力和較低的楊氏模量為代 價。所制備的TD= 0. 04g/cc的非增強PI氣凝膠整塊材料的最大壓縮強度為57. 3psi，且 壓縮模量為816. 7psi。當(dāng)使用碳拉、Quartzel?和碳組織增強具有相同密度的PI氣凝膠 時，最大壓縮強度為11. 7、10. 7和11. 5psi，且壓縮模量為91. 8、90. 4和182. 4psi。碳組織 基材在全部纖維中提供最高的壓縮強度，部分是由于其獨特的纖維不布局。如預(yù)期的，經(jīng)退 火的樣品顯現(xiàn)較高強度，運是密度在加熱時增加的反映。
[008引實施例10
[0090] 相同增強PI氣凝膠的機械分析也包括根據(jù)遵循ASTMD790設(shè)計的3-點曉曲測試。 曉曲測試提供了對壓縮之外的交變應(yīng)力的深刻理解。例如，當(dāng)面板被彎折時，該樣品同時遭 受側(cè)（x，y)向的拉伸應(yīng)力和壓縮應(yīng)力。運些應(yīng)力在僅進(jìn)行單軸（Z向）壓縮測試時無法測 量。測量未經(jīng)處理和經(jīng)退火的TD= 0. 04g/cc的增強樣品的應(yīng)力-應(yīng)變曲線（圖18)，數(shù)據(jù) 總結(jié)在圖18中。與增強PI氣凝膠的壓縮強度形成鮮明對比，大多數(shù)實例中的曉曲強度超 過了非增強PI氣凝膠整塊材料。碳組織基材顯現(xiàn)最大的曉曲強度，該數(shù)值為18化si,且楊 氏模量為2689化si。曉曲強度與低熱導(dǎo)率的組合令CT-4g成為用于進(jìn)一步研發(fā)的首選。
[0091] 纖維增強PI氣凝膠復(fù)合材料在10 5托真空中展現(xiàn)優(yōu)異的熱導(dǎo)率。圖19顯示運一 材料與非增強聚酷亞胺氣凝膠如何在193K至高達(dá)423K(-80°C至150°C)的溫度范圍內(nèi)比 較。如圖中所見，在樣品溫度為193K(-80°C)測得的運一材料的熱導(dǎo)率非常低，為1. 5mW/ m-K，且當(dāng)樣品溫度升至423K(15(rC)時，熱導(dǎo)率為4. 5mW/m-K。對照圖19,我們相信，熱導(dǎo)率 在碳谷（碳組織較少）材料中的急劇下降是由于碳谷增強體的累積不透明化效應(yīng)，且加入 5%碳黑遮光劑進(jìn)一步改善該結(jié)果。通過將運些遮光劑加入聚酷亞胺氣凝膠中，熱傳遞的福 射組分大大降低；因此，將整體熱導(dǎo)率向下帶至193K時的1. 5mW/m?K至423K時的4. 5mW/ m?K范圍，如圖19中所示。
[009引實施例11
[0093] 夾層面板復(fù)合材料的圖形表示和所制造的14"xl4"示范面板一起顯示于圖20 中，其中，結(jié)構(gòu)和熱學(xué)功能并入單一組分中。通過層層結(jié)合制程使用粘結(jié)劑將具有低熱導(dǎo) 率（在20°C、105托為3. 3mW/m-K)和良好機械性質(zhì)（曉曲強度約TOOpsi，且剪切強度為 120psi)的纖維增強聚酷亞胺氣凝膠忍材料結(jié)合至表皮而制造運種夾層面板，該面板合并 有盲嵌和通孔嵌件陣列W及片段式邊封封閉系統(tǒng)。
[0094] 下述說明提供制造本發(fā)明層狀面板的具體實施例的細(xì)節(jié)。
[00巧]材料:
[0096] 待結(jié)合的基材是用于夾層樣品的PI氣凝膠碳纖維復(fù)合材料和石墨氯酸醋（Gr/ Ce)皮層。該氣凝膠可W是單層或多層。在本具體實施例中使用航空品質(zhì)的密度為 0. 03(UbsVft2的膜粘結(jié)劑FM300-2U。
[0097] 表而準(zhǔn)備:
[0098] 最初，清潔全部結(jié)合表面。Gr/Ce表面打磨至亞光，使用浸有酒精的酒精棉擦拭，直 至清潔，并在結(jié)合制程中保持清潔。如需要，使用浸有酒精的棉球沾染該結(jié)合表面W移除任 何引入的表面污染物。如需要，自切割邊緣輕柔地移除任何松散的氣凝膠碎屑。小屯、動作， W免敲松額外的碎屑。
[0099] 夾房結(jié)合/固化制括:
[0100] 1.使用浸有酒精的棉球擦拭Gr/Ce皮層，直至清潔。在室令酒精溫?fù)]發(fā)10分鐘。
[0101] 2.若需要，移除忍邊緣上任何松散的氣凝膠碎屑，使用浸有酒精（未飽和）的棉球 沾染忍，并令酒精在室溫?fù)]發(fā)20分鐘。運是一個準(zhǔn)則；運一材料具有非常多孔的表面，且可 需要更長期的高溫（120°F，30分鐘）W令全部酒精自孔中揮發(fā)。對于運一類型的忍，最佳 為戴適宜的保護(hù)手套并清潔將與該忍材料接觸的表面，W防止任何需要在結(jié)合前清潔的污 染。
[0102]3.將膜粘結(jié)劑施加至皮層。利用手的熱量粘合較小尺寸的樣品，或使用真空袋并 在完全真空（約12psi)下擠壓15分鐘。有時，由于膜粘結(jié)劑在粘結(jié)劑施加制程之前或之 后龜裂并剝落，區(qū)域?qū)懵丁？墒褂孟嗤哪ふ辰Y(jié)劑修整運些區(qū)域。
[0103] 4.堆疊該夾層的層壓體。如需要，提供板側(cè)封W保護(hù)忍的側(cè)面不受來自真空袋的 側(cè)向壓力破壞。
[0104] 5.裝袋，進(jìn)行適宜溫度控制下的固化。對夾層堆找施加完全真空（約1化si),檢 查氣密性并固化。
[0105] 6.W3°至5°F每分鐘勻速固化，直至溫度達(dá)到250° ±10。F，并在此溫度范 圍保持最少90分鐘。
[0106] 7.W3°至5°F每分鐘的速率冷卻至低于150°F。
[0107] 8.放空真空并自工具移除。 ?！?房床《房芯結(jié)合/固化制括:
[010引1.移除忍邊緣上任何松散氣凝膠碎屑，W及，若需要，W浸有酒精（未飽和）的棉 球沾染該忍，并令酒精在室溫?fù)]發(fā)20分鐘。運是一個準(zhǔn)則；運一材料具有非常多孔的表面， 且可需要更長期的高溫（120°F，30分鐘）W令全部酒精自孔中揮發(fā)。對于運一類型的忍， 最佳為戴適宜的保護(hù)手套并清潔將與該忍材料接觸的表面，W防止任何需要在結(jié)合前清潔 的污染。
[0110] 2.將膜粘結(jié)劑施加至忍層。運一類型的表面難W粘合，如需要，使用相同的膜粘結(jié) 劑修整裸露點。保持30分鐘的完全真空（約12psi)W確保粘結(jié)。
[0111] 3.堆疊該夾層的層壓體。如需要，提供板側(cè)封W保護(hù)忍的側(cè)面不受來自真空袋的 側(cè)向壓力破壞。
[0112] 4.裝袋，進(jìn)行適宜溫度控制下的固化。對夾層堆找施加完全真空（約1化si),檢 查氣密性并固化。
[0113] 5.W3°至5°F每分鐘勻速固化，直至溫度達(dá)到250° ±10。F，并在此溫度范 圍保持最少90分鐘。
[0114]6.W3°至5°F每分鐘的速率冷卻至低于150°F。
[0115] 7.放空真空并自工具移除。
[0116] 一種用于將部分穿透的嵌件或"盲（blind)"嵌安裝入多層鋪層的纖維增強聚酷亞 胺氣凝膠中的逐步過程（圖21)。因為嵌件典型由金屬制成，為了消除直接通過該面板Z向 滲漏的熱，研發(fā)了一種方法來安全地安裝穿透該面板厚度的一部分內(nèi)的嵌件。運一類型的 嵌件與預(yù)沖孔的表皮共同固化，并隨后作為單一組分安裝至已經(jīng)鉆孔的氣凝膠忍內(nèi)。
[0117] 該邊封由分段式設(shè)計組成（圖22)。在此設(shè)計中，該U形密封片段被生產(chǎn)為具有 0. 25"通風(fēng)口的2"長片段，其中，該通風(fēng)口上覆蓋有0. 5ym顆粒過濾器W防止任何顆粒在 升空疏散及/或面板排氣過程中自該面板內(nèi)部逃逸。運些片段隨后會W片段末端之間具有 2"縫隙的方式結(jié)合至外側(cè)表皮。運種2"縫隙隨后將會覆蓋2-milKapton膠帶W完全密封 該面板邊緣。所形成的運些片段的壁厚為0. 010"，W最小化沿著該邊封滲漏并傳導(dǎo)的熱。 運一設(shè)計提供某些顯著的加工優(yōu)勢，其中，所形成的邊封的2"長片段可預(yù)制，切割為2"長 并儲存。因為玻璃纖維添加的熱滲漏低且重量輕，因此，它是選定用于運一邊封設(shè)計片段的