近年来,航天领域高超声速飞行器发展迅速,这对于我国的经济发展和政治安全具有重要的战略意义。其中高超声速飞行器热防护系统的热防护材料的开发发展是面临的主要问题。泡沫碳材料因其抗冲击能力强,密度低,隔热性能优异,可以作为热防护材料应用于航空航天领域。本课题将凝胶注模成形技术与模板法相结合,以蔗糖作为碳源,微胶囊作为造孔剂,选用丙烯酰胺水基凝胶体系,利用利用三维聚合网络的相互作用来制备泡沫碳材料,通过改变凝胶体系中单体和交联剂含量、引发剂含量来探究对泡沫碳前驱体成形的影响,改变蔗糖和微胶囊的含量来探究对泡沫碳性能的影响。研究凝胶体系中单体、交联剂、引发剂含量对制备的泡沫碳前驱体进行成形的影响,得出较优的成形方案为:单体含量为27wt%,交联剂与单体比值为1:3,引发剂含量为1wt%。对泡沫碳前驱体进行红外光谱、热重、抗弯性能分析,退火温度200℃时,反应的聚合程度较好,泡沫碳前驱体的抗弯曲强度在1MPa。对前驱体在1000℃温度进行碳化,并利用XRD、SEM、万能试验机、导热系数仪等分析手段对泡沫碳材料进行物相、微观形貌、力学性能以及导热系数进行分析。研究结果表明:随着蔗糖含量的增加,泡沫碳微观结构中的泡孔孔壁逐渐增厚,韧带逐渐增宽,泡沫碳的最大压缩强度随着蔗糖含量的增加而增大;随着微胶囊含量的增加,泡沫碳的孔数增加,泡沫碳的最大压缩强度以会随着微胶囊含量的增加而降低。最后得到的泡沫碳的体积密度在0.42～0.62 g/cm~3范围内,抗压强度在1.02～3.93MPa范围内,导热系数在0.07～0.09 W·m-1·K-1范围内。