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एयरोस्पेस उत्पादों के ऊष्मीय संरक्षण डिज़ाइन में, पर्याप्त मोटाई, जटिल ज्यामिति वाले या तनाव दरार के प्रति संवेदनशील घटकों के लिए, पारंपरिक ऊष्मीय संरक्षण कोटिंग्स के विकल्प के रूप में अक्सर मिश्रित सामग्रियों का उपयोग किया जाता है। इसके अलावा, मिश्रित ऊष्मीय संरक्षण संरचनाएं बहुमुखी निर्माण विकल्प प्रदान करती हैं: इन्हें सीधे विशिष्ट ऊष्मीय संरक्षण स्थल पर तेजी से बनाया जा सकता है, या पूर्वनिर्मित मिश्रित ऊष्मीय संरक्षण स्लीव्स का उपयोग करके इन्हें चिपकाया जा सकता है, जिससे एक कुशल और सुविधाजनक तैयारी प्रक्रिया के विशिष्ट लाभ मिलते हैं। वर्तमान में, फेनोलिक ग्लास फाइबर कंपोजिट का व्यापक रूप से ऊष्मीय संरक्षण संरचनाओं में उपयोग किया जाता है, क्योंकि इनमें संरचनात्मक स्थिरता, उच्च तापमान प्रतिरोध, उच्च चार उपज, कम अपघर्षण दर, उच्च यांत्रिक शक्ति और उत्कृष्ट प्रभाव कठोरता जैसे कई गुण होते हैं।

फेनोलिक ग्लास फाइबर कंपोजिटइनमें एयरोस्पेस क्षेत्र में व्यापक अनुप्रयोग की अपार संभावनाएं हैं। इनकी तापीय सुरक्षा प्रणाली में कई सुरक्षात्मक प्रक्रियाओं का समन्वित संयोजन शामिल है, जिनमें ऊष्मा चालन अवरोधन, ऊष्माशोषी प्रस्फुटन, चारकोल परत द्वारा प्रदान किया गया तापीय इन्सुलेशन और संरचनात्मक समर्थन शामिल हैं। यह शोधपत्र मुख्य रूप से ऊष्मा चालन अवरोधन, ऊष्माशोषी प्रस्फुटन और चारकोल परत द्वारा प्रदान किए गए तापीय इन्सुलेशन के परिप्रेक्ष्य से तापीय सुरक्षा प्रणाली का विश्लेषण करेगा।

1. ऊष्मा चालन का अवरोध

फेनोलिक ग्लास फाइबर कंपोजिट में, फेनोलिक रेज़िन मैट्रिक्स की थर्मल चालकता स्वाभाविक रूप से कम होती है, जो बाहरी ऊष्मा के संचरण को काफी हद तक धीमा कर देती है। जब कंपोजिट सामग्री उड़ान के दौरान उच्च तापमान वाले वातावरण के संपर्क में आती है, तो ऊष्मा प्रारंभ में बाहरी सतह से अंदर की ओर फैलती है। हालांकि, फेनोलिक रेज़िन मैट्रिक्स की वृहद आणविक श्रृंखला संरचना ऊष्मा संचरण के मार्गों को अवरुद्ध कर देती है, जिससे ऊष्मा स्थानांतरण की दर में उल्लेखनीय कमी आती है। साथ ही, कंपोजिट में ग्लास फाइबर की उपस्थिति आंतरिक ऊष्मा संचरण मार्गों को और भी बदल देती है। इसके अलावा, ग्लास फाइबर और फेनोलिक रेज़िन के बीच का इंटरफ़ेस उच्च थर्मल प्रतिरोध प्रदर्शित करता है; परिणामस्वरूप, ऊष्मा इस इंटरफ़ेस से गुजरते समय अतिरिक्त अवरोध का सामना करती है, जिससे ऊष्मा संचरण प्रक्रिया और भी बाधित होती है और कंपोजिट सामग्री के भीतर तापमान वृद्धि की दर प्रभावी रूप से कम हो जाती है।

2. ऊष्माशोषी पायरोलिसिस

उच्च तापमान वाले बाहरी वातावरण के संपर्क में आने पर, फेनोलिक राल में निरंतर पायरोलिसिस अभिक्रियाएँ होती हैं। यह पायरोलिसिस प्रक्रिया एक ऊष्माशोषी अभिक्रिया है: ऊष्मीय ऊर्जा को अवशोषित करने पर, फेनोलिक राल के अणुओं के भीतर रासायनिक बंध टूट जाते हैं, जिससे पदार्थ छोटे-अणु गैसों और कार्बनयुक्त अवशेषों में विघटित हो जाता है। यह प्रक्रिया बाहरी वातावरण से मिश्रित पदार्थ की सतह पर स्थानांतरित ऊष्मीय ऊर्जा का प्रभावी ढंग से उपभोग करती है, जिससे मिश्रित पदार्थ की सतह का तापमान एक साथ कम हो जाता है। 3. चार परत के माध्यम से ऊष्मीय इन्सुलेशन

जैसे-जैसे पायरोलिसिस अभिक्रिया आगे बढ़ती है, सतह पर धीरे-धीरे एक चारकोल की परत बन जाती है।फेनोलिक राल मिश्रितइस जली हुई परत की संरचना छिद्रयुक्त होती है, जिसके छिद्र गैसों से भरे होते हैं और इसकी तापीय चालकता अत्यंत कम होती है; यह विशेषता मिश्रित पदार्थ की तापीय इन्सुलेशन क्षमता को और बढ़ाती है। साथ ही, जली हुई परत की सतह कठोर होती है जो विशिष्ट वायुगतिकीय दबावों और यांत्रिक भारों को सहन करने में सक्षम होती है, जिससे यह नीचे की बिना जली हुई सामग्री को उच्च तापमान वाली गैसों के प्रवाह से होने वाले घर्षण और क्षरण से बचाती है। मिश्रित पदार्थ की सतह पर बनी जली हुई परत न केवल इन्सुलेशन का कार्य करती है, बल्कि कुछ हद तक मिश्रित पदार्थ के द्रव्यमान में कमी को भी कम करती है, जिससे तापीय सुरक्षा संरचना का सेवाकाल बढ़ जाता है।