梯度功能材料(functionally gradientmaterials,简称FGM) 是两种或多种材料复合且成分和结构呈连续梯度变化的一种新型复合材料，是通过连续（或准连续）地改变两种材料的结构，组成，密度等因素，使其内部界面减少乃至消失，从而得到能相应于组成与结构的变化而性能渐变的新型非均质复合材料。构成功能梯度材料的组成，显微结构（陶瓷，金属，有机物和纤维气孔等）不仅是连续分布，而且是可控制的。功能梯度材料是应现代航天航空工业等高技术领域的需要，为满足在极限环境下能反复地正常工作而发展起来的一种新型功能材料，其设计要求功能、性能随机件内部位置的变化而变化，通过优化构件的整体性能而得以满足。

目前关于梯度材料的研究内容包括以下三个方面：（1）进行材料结构设计和优化；（2）通过一定的复合手段和控制方法来制备梯度材料；（3）通过性能评价，以检验和修正设计与制备过程中的技术参数和工艺条件。材料设计则是为FGM合成提供最佳的组成和结构梯度分布；材料制备是FGM研究的核心；材料性能评价则是建立准确评价FGM性能的一整套标准化试验方法，依据此标准对FGM进行测试并将测试结果及时反馈给材料设计部门，三者紧密相连，相辅相成。

在功能复合材料中，防隔热问题是研究的一大方向，主要应用于航空航天领域，获得优良的防隔热性能是我们制备梯度复合材料的主要目的和现实意义。其中高硅氧布/酚醛复合材料具有优异的高温性能、耐烧蚀性能、热稳定性且其热导率低，被广泛用于长时间中低热流、中等焓值环境中。对于树脂基烧蚀防热材料的制备无非从两方面着手：一是基体树脂。作为三大热固性树脂之一，酚醛树脂分子结构上的大量极性基团使其具有卓越的黏附性；分子链上多含环类结构且固化后高交联赋予其优越的热稳定性；同时它还具有高的耐烧蚀性能，700℃残炭率在55%以上，再加上酚醛树脂的低成本、优工艺性等特点使其成为耐烧蚀树脂基体的首选。二是增强材料。复合材料的比强度、比模量等主要取决于增强纤维，因此对于外防热材料用的增强纤维都要求其具有较优异的力学性能，常用的增强纤维即高硅氧纤维，其二氧化硅(SiO2)含量高于96%，软化点接近1700℃，可长期在1000℃环境下使用，由于具有化学性能稳定、耐高温、耐烧蚀等优良的性能，产品广泛应用于航空航天、冶金、化工、建材、消防等工业领域。

高硅氧布/酚醛材料属于熔化型防热材料，这类材料在高温下吸热而形成熔融液态层从而阻塞外来热流。同时酚醛树脂基体在高温下碳化形成碳层，类似于碳化类树脂基防热复合材料的机理可阻塞热流，使这类材料具有更优异的防热效果。相比于碳布, 高硅氧布不仅成本低, 在高温下会形成熔融SiO2, 粘度高, 还可与热解碳发生碳硅氧化反应不易被气流冲刷剥蚀且更有利于隔热。

因此本课题以酚醛树脂为基体，以纤维布作为增强相，添加不同组分的功能材料，以预浸料的形式制备梯度型树脂基复合材料通过力学测试、氧乙炔实验、SEM、EDS、TG-DSC等测试表征技术研究不同组分填料对复合材料的力学性能、热学性能的影响。通过力学性能测试、SEM、EDS、TG-DSC、XRD等测试表征技术，探究制备梯度型树脂基复合材料的最优组分填料，进而获得优异的防热隔热性能。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：以酚醛树脂为基体，以纤维布作为增强相，添加不同组分的功能材料（自制陶瓷粉末和空心玻璃微球），以预浸料的形式制备梯度型树脂基复合材料；

材料表征：通过力学测试、氧乙炔实验、SEM、EDS、TG-DSC等测试表征技术研究不同组分填料对复合材料的力学性能、热学性能的影响；

2.2 研究目标

1、掌握功能梯度复合材料的制备方法；