纳米超级隔热材料的设计与制备
李俊宁！
胡子君！
李增耀？
孙陈诚"
杨海龙
（1航天材料及工艺研究所，先进功能复合材料技术重点实验室，北京100076）
（2西安交通大学能源与动力工程学院，热流科学与工程教育部重点实验室，西安710049）
文摘从纳米超级隔热材料的组成及微观结构角度分析了降低材料热导率的途径，提出了降低纳米级隔热材料热导率的一般原则，制备了SiO,及SiO,-Al,O,纳米超级隔热材料并对材料的孔结构进行控制。结果表明：SiO,和SiO,=Al,O,纳米超级隔热材料具有均匀的多孔结构，Al,O,的加入提高了SiO,纳米超级隔热材料的热稳定性，且不会破坏材料的多孔结构，室温热导率仅为0.02W/(m·K），提出了Al,O,改善SiO,纳米超级隔热材料热稳定性的机理。
关键词纳米超级隔热材料，热导率，传热机理，热稳定性
Designingand Synthesis of Nano-SuperinsulatingMaterials
LiJunning
Hu Zijun
Li Zengyao?
Sun Chencheng'
YangHailong
(1Science and Technology on Advanced Functional Composites Laboratory , Aerospace Research Institute
of Materials & Processing Technology, Beijing 100076)
(2Key Laboratory of Thermo-Fluid Science and Engineering of MOE, School of Energy &
Power Engineering,Xi' an Jiaotong University,Xi'an 710049)
·Abstract -A general principle of reducing the thermal conductivity of nano-superinsulating materials is proposed in view of microstructure and ingredient factors. The SiO, and SiO,-Al, O, nano-superinsulating materials with con-seaeenanseaasaiooa possess uniform mesoporous porous structure. The addition of nano Al, O, particles improves the thermal stability of SiO, material and the pore network is preserved and the thermal conductivity is 0. 02 W/(m·K) at room temperature. aeaeenaoososeeis temperature was investigated.
Key wordsNano-superinsualtion material, Thermal conductivity, Heat transfer mechanism, Thermal stability
0引言
纳米超级隔热材料的热导率低于同温度下的静止空气，在隔热保温领域具有广阔的应用前景1-3]。气凝胶及具有与气凝胶相似的纳米颗粒堆积结构的多孔材料是纳米超级隔热材料的典型代表，决定这类材料热导率的关键因素是材料的组成、固相骨架及多孔结构特征。热量在纳米超级隔热材料中传递主要通过固相导热、气相导热和辐射传热三种途径，其中固相导热和辐射传热主要与材料组分的物理特性及骨架结构有关，而气相导热则与材料的多孔结构及气体压力密切相关。因此精确调控纳米超级隔热材料
收稿日期：2012-08-28
的组分、骨架和孔隙结构是降低热导率的关键。通过对纳米超级隔热材料三种主要传热途径的分析，可以确定在不同条件下三种传热途径对材料热导率的贡献，用于指导材料组分的选择及微观结构的控制，优化材料性能。
自20世纪90年代以来，科学家们已经发展了多个计算SiO,气凝胶材料热导率的方法，从理论计算角度获得气凝胶材料的热导率(4-5)。最近，Enguehard 模拟了纳米隔热材料中的辐射传热过程，以量化辐射传热的贡献，指导遮光剂的选择，实现在红外光谱的特定位置达到最佳的遮光效果(6-7)。Swimm等研究
作者简介：李俊宁，1980年出生，博士，高级工程师，主要从事高效隔热材料研究。E-mail：ljn1212@gmail.com
—9元-万方数据
宇航材料工艺http://www.yhclgy.com2013年第2期