中文摘要：

我国发展的新型高超声速飞行器长航时服役的特点要求内部仪器舱内电子器件的工作环境不能超温，为防止外部热量向内传递和内部电子器件自身生热造成的温度上升，将采用高效热管理系统，通过热耗散体将冗余热量进行耗散。获得高填充比、快速响应、热耗散速率合理的相变储能用高导热骨架碳材料是热耗散体实现长时高效服役的关键。本项目研究从高导热骨架碳材料结构形成、演变的本质影响因素出发，依照前躯体分子特征调控、外界驱动力与抑制力联合控制和骨架碳材料结构缺陷抑制等途径促进骨架碳材料优化结构形成与演变的思路，通过系统地研究骨架碳材料孔隙结构、碳结构及其缺陷的形成与演变机理，掌握高导热骨架碳材料的结构优化方法，为新型长航时高超声速飞行器热管理系统高效热耗散体用高导热骨架碳材料的制备提供理论指导和技术支撑。

结论摘要：

项目针对形成高导热骨架碳材料的前躯体——中间相沥青进行了系统的组分分析，并对不同构成的前躯体的骨架碳材料形成特性进行了研究。通过对骨架碳材料成型的驱动力组分的确定，利用添加外来驱动力组分方式研究了骨架碳材料外界驱动形成的特征。系统分析了骨架碳材料结构形成发展的抑制力作用机制，结合驱动力作用机制，研究了形成适于相变储能用高导热骨架碳材料的驱动力和抑制力的协同作用机制和平衡关系。根据中间相沥青的特点和高导热骨架炭材料的形成特点，确定了形成适于相变储能用高导热骨架碳材料的适宜的前驱体组分构成和成型参数条件，获得了具有优化结构特征的骨架炭材料。 通过对大高径比的骨架碳材料的孔隙结构进行系统解析，揭示了骨架碳材料的孔隙结构特征在不同部位、不同断面的分布形态、孔壁上的碳晶带及内部碳层的排列取向方式，确定了大高径比的骨架碳材料的结构特征，明确了结构特征形成的内在机制，并明确了相变储能用高导热骨架碳材料的结构缺陷特征；通过对高导热骨架碳材料成型的各过程进行分析，揭示了各种缺陷形成、发展的过程，并提出了缺陷结构的抑制方法和缺陷结构无法从成型过程完全抑制的本质因素。 针对高导热骨架碳材料存在的缺陷，进行了骨架碳材料的孔壁修饰法结构优化研究。采用气相热解碳镀层方法实现了对高导热骨架碳材料的孔壁修饰，评价了碳镀层对骨架碳材料力学性能和导热性能的增强作用；系统研究了铜镀层和银镀层法对骨架碳材料结构的优化修饰方法，并对金属镀层骨架碳材料的性能进行了分析。确认了镀层修饰方法对骨架碳材料结构的优化作用，获得的修饰高导热骨架炭材料的力学性、导热、导电性能都得到了大幅提升，为相变储能用高导热骨架碳材料的制备和应用提供了可行的技术手段。 项目结合相变储能用高导热骨架炭材料，确定了优化的前驱体组成和优化的成型条件，明确了缺陷结构形成发展过程及其不可完全消除性，并通过孔壁镀层实现了其性能的大幅提升。镀层增强可以通过镀层厚度及镀层特性控制骨架炭材料的导热性能，从而实现其热耗散速率的调控。项目研究为形成高填充比、快速响应、热耗散速率合理高导热骨架炭材料的结构提供了有效方法，为相变热管理系统的广泛应用提供了方法和材料基础。项目发表科技论文9篇，其中SCI（EI）5篇，申请专利3项，获得2项授权。