炭气凝胶是由有机气凝胶经过高温裂解碳化得到的一种由炭纳米颗粒相互连接形成的三维网络结构纳米材料,除了具备多数气凝胶材料轻质多孔的特点外,还具有导电性,广泛应用于催化、储氢、吸附、隔热、电化学等诸多领域。炭气凝胶最大的特点在于其能够在惰性或真空氛围下耐受2000℃甚至3000℃(石墨化后)的高温,从而能够作为耐超高温材料应用于航空航天领域。但目前炭气凝胶的应用仍存在诸多问题,如制备周期长、成本高,力学性能差、脆性较大,在有氧环境中易氧化等问题,本论文采用针对性的措施致力于解决实际应用中出现的这些问题,从而为炭气凝胶的规模化生产和应用提供解决途径。本论文以间苯二酚和甲醛为原料,采用工艺简单、成本低的常压干燥法代替超临界干燥,制备得到了 RF有机和炭气凝胶,研究了不同制备参数(催化剂浓度、前驱物浓度、干燥和炭化工艺制度等)对RF气凝胶微观形貌和结构及性能的影响。结果表明,前驱物浓度为25%～40%,催化剂浓度R/C=500～2000时可以制备得到密度低、收缩率小、具有良好结构和性能的块状气凝胶样品。其中当前驱物浓度为25%,催化剂浓度R/C=500时,RF有机气凝胶的密度低至0.247gcm-3,碳化后收缩率低于16%,孔径在50nm左右,比表面积为463m2 g-1。借鉴于Si02气凝胶的常压干燥方法,加入干燥控制添加剂甲酰胺对RF有机气凝胶进行改性研究,显著改善了有机气凝胶的孔结构性能,极大地改善了常压干燥过程中的收缩。为了改善RF有机气凝胶及其炭气凝胶的力学性能,克服脆性大的缺点,本论文尝试采用碳纤维毡作为增强体,通过浸渍RF溶胶的方式与气凝胶进行复合,从而制备结构和性能优异、收缩小不开裂、具有特殊形状的碳纤维增强炭气凝胶复合材料。通过优化复合用RF溶胶的制备参数,比较碳纤维毡的复合效果,最终决定了 RF溶胶的制备参数(前驱物浓度为35%,催化剂浓度为R/C=1000,甲酰胺含量为F:R=0.5)和碳纤维毡的类型(PAN基碳纤维针刺毡)。所制得碳纤维增强炭气凝胶复合材料具有较高的弯曲强度(45MPa),在10%形变时具有较高的压缩强度(>5MPa),同时热导率为0.15W m-1 k-1,综合性能优异,满足特殊环境下的使用需求。为了解决复合材料在350℃以上有氧环境下易氧化的问题,以异丙醇铝和正硅酸乙酯为原料,制备了纯度高、稳定性好的硅铝溶胶,并按铝硅比为3:2的比例得到莫来石溶胶。以此为基础采用液相浸渍法尝试制备碳碳复合材料抗氧化涂层,达到了一定的抗氧化效果。