黑匣子最内层由石蜡材质构成，是抗热防护层。石蜡从固态变成液态时能吸收大量的热量，它不仅是优质的降温材料，还是很好的绝缘材料，融化后可用于电器元件的绝缘保护。中间层是以二氧化硅为主的复合材料，由玻璃纤维等无机非金属材料构成。玻璃纤维不同于碳纤维，其主要成分是二氧化硅、氧化钙、氧化铝等，能在高温状态下有效抵抗外来尖锐异物的冲击。二氧化硅熔点高，高达一千多摄氏度，在高温下较为稳定。黑匣子外壳破损时常常伴有浓烟和烈火，二氧化硅可有效隔绝从缝隙钻入内部的火焰及热气。
“黑匣子”并不是黑色的，最外层是一个橙色罐体，一般为钛钢、不锈钢或其他耐高温、抗压材质。黑匣子之所以耐腐蚀、抗冲击，关键就是因为外壳中含有钛元素。钛的密度小，强度高，化学性质稳定，不易与酸反应，对外界的高温具有较强的抵抗能力。
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