·综述·
纳米孔隔热材料等效热导率的计算
陆规王晓东？段远源”
（1清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室，北京100084）（2北京科技大学机械工程学院热能工程系，北京100083）
文摘通过文献调研，分别讨论了纳米孔高效隔热材料在微来尺度和纳米尺度下气体导热，纳采尺度孔结构气固耦合等效热导率，添加遮光剂颗粒的气凝胶复合等效热导率和高温橘射等效热导率的计算方法。在此基础上，调研了用于计算流固耦合等效热导率计算的几种典型理想结构，结合对纳米孔高效隔热材料等效热导率有影响的各种因素及微米理想结构，采用热阻串并联的分析方法，可以计算纳米孔高效隔热材料的等效热导率。
关键词隔热材料，等效热导率，纤维，遮光剂，裂楚
CalculationMethodofEffectiveThermalConductivityfor
NanoporousInsulationMaterial
Lu Gui'
Wang Xiaodong?
Duan Yuanyuan'
(1 Key Laboratory for Thermal Science and Power Engineering of MOE,Tsinghua University,Beijing 100084)
(2 Department of Thermal Engineering, Beijing University of Science & Technology,Beijing 100083)
AbstractThrough the literature research,the calculation methods of effective thermal conductivity of gas in nano or micro scale,the gas-solid conjugate thermal conductivity in nanoporous structure, the coupled themal conductivity of opacifier-aerogel and the effective radiation conductivity were summarized in this paper. The method of equivalent circuit analysis was conducted for calculation of the total effective thermal conductivity of nanoporous insulation material.
Key wordsNanoporous insulation materials,Effective thermal conductivity,Fiber,Opacifier,Cracks
0引言
气凝胶是由纳米级胶体粒子或高聚物分子构成的多孔性非晶固体材料，其独特的开放性纳米级多孔结构和连续的三维网络，使之具有极低的密度、高比表面积和高孔隙率（最高可达99.8%），表现出强吸附催化能力、低热导率、低声阻抗及低折射率等特性，在航空、航天、化工、冶金、节能建筑等领域具有广泛的应用前景[1-3]。
多数气凝胶强度较低、脆性大，限制了其作为隔热材料的推广和应用。近年来学者们致力于气凝胶与其他材料复合来制备具有一定强度又具有优良隔热性能的隔热材料，这种复合型隔热材料与气凝胶隔热材料一起都被称为纳米孔高效隔热材料(4)。通常
收稿日期：20100920
纳米孔高效隔热材料中添加的材料主要是纤维和遮光剂颗粒等功能添加物。同时，在纳米孔高效隔热材料制作和使用过程中，不可避免地会引入一些裂纹和堆积孔等微米尺度非均匀结构，这些也会影响到材料的隔热性能。由于纳米孔隔热材料中存在多种物质，又具有跨尺度的多孔结构，其传热模式非常复杂，很难精确计算材料的等效热导率。目前尚无获得公认的用于计算纳米孔隔热材料等效热导率的方法。本文通过文献调研，讨论了材料微米尺度和纳米尺度下气体导热，纳米尺度孔结构气固耦合等效热导率，添加遮光剂颗粒的气凝胶复合等效热导率和高温辐射等效热导率的计算方法。
多孔介质等效热导率模型 1
作者简介：陆规，1985年出生，博士研究生，主要从事传热传质学领域研究。E-mail：lugui02@gmail.com
http://www.yhclgy.com宇航材料工艺2011年第1期万方数据