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纳米孔SiO2质隔热保温材料

发布日期： 2018-09-06 08:21:49 阅读量（734）作者：

气体的热传导和热对流、固体材料的热传导是材料传递热量的主要途径，因此探索一种能够同时阻碍材料的各种传热方式的新材料是关键所在。通过科研人员不断努力研究，最终纳米孔SiO2质隔热保温材料进入人们的视野。空气和大部分气体虽然在静止状态时的热导率很小，但是热对流的存在增大了热量传递的幅度，而纳米孔SiO2质隔热保温材料中SiO2气凝胶微孔尺寸小于50mm，微孔尺寸足够小且小于气体分子的平均自由程，使得气体分子之间不发生碰撞或碰撞概率很小，基本无法进行对流传热，从而阻断了气体分子的热传导。SiO2气凝胶这一理想的微孔结构使得它在常温下的热导率比空气的还要低，一般为0.01~0.03W·(m·K)-1，气孔率能达到99%，比表面积大，孔径分布也比较均匀，密度为0.003~0.2g·cm-3;而且它在常温下还有良好的透光性，以及遮蔽红外线的功能，能明显降低隔热层的厚度及外表温度，此外它在吸附性和隔声性方面也较为突出。所以无定形SiO2凭借其独特的结构特征和本身性能优点，成为制备纳米微孔隔热保温材料的主体材料。目前得到实际应用的纳米隔热材料的纳米孔载体就是SiO2气凝胶，气凝胶更是和真空隔热板(VIP)—起被称作是最先进、最有发展前景的隔热保温材料。但是常规方法制备的SiO2气凝胶会因为表面的亲水性硅羟基吸收空气中的水分而导致开裂，影响其应用，程娟等对制备的块状湿凝胶采用三甲基氯硅烷和3-氨丙基三羟基硅烷对其进行改性处理，使处理后的气凝胶具有内部疏水、表面亲水的性质，成功地解决了这一难题。相对于SiO2气凝胶纳米孔隔热材料，气相SiO2是制备纳米孔隔热材料的又一研究方向。Abe等以气相SiO2为主要原料，SiC为遮光剂，无碱玻璃纤维为增强剂，通过干法成型工艺制备/纳米SiO2多孔隔热材料，其制品的断裂应力达到1.58MPa，400℃时热导率为0.028W·(m·K)-1气孔率为80.1%。国内对于气相法制备纳米SiO2隔热材料也有很大成果，封金鹏等采用水蒸气蒸养法，以纳米SiO2粉体、SiC等为原料制成了纳米SiO2多孔隔热材料。

纳米孔SiO2质隔热保温材料凭借着其轻质、多孔、隔热性能好等诸多优点，成为了很多科研人员的研究目标。这种轻质多孔的高效隔热材料在冶金、航空航天、石化、汽车等行业有很大的开发空间，可以在950℃的高温环境下长期使用，甚至还可以在1025℃的更高温度下使用，而且一些优化型材料还可以在1200℃的高温环境下工作一段时间。