我國研發超級隔熱材料：可耐溫1200℃
日期：2014-04-08 分類：行業動态
我國研發超級隔熱材料：可耐溫1200℃
隔熱材料，又稱熱絕緣材料，在許多領域，包括航空航天工業都有廣泛應用，同時具有重要的節能價值。新型納米隔熱材料具有低于同溫度下的靜止空氣的熱導率，被稱作超級隔熱材料。
熱量在隔熱材料中的傳遞途徑，主要有固相導熱、氣相導熱和輻射傳熱三種，具有低熱導率的納米超級隔熱材料應具備以下特征：構成固相骨架材料的密度和熱導率應盡量低；材料的孔徑結構應滿足孔徑小，且分布集中的要求；構成骨架的納米顆粒之間的接觸狀态應最大限度降低氣固耦合傳熱。
目前，文獻報道較多的有SiO2納米超級隔熱材料。制備SiO2納米超級隔熱材料對孔結構的控制目标是使該材料具有均勻的孔徑；孔體積應盡量大；同時，大孔所占體積相對少。據報道，可采用酸堿兩步催化法制備SiO2納米超級隔熱材料。SiO2納米超級隔熱材料的孔結構與所用催化劑和溶劑中的水用量有關；SiO2骨架顆粒的大小及分布與催化劑的濃度相關。所獲得的SiO2納米超級隔熱材料由納米顆粒相互連接形成鍊狀骨架，納米顆粒的直徑在10～20nm之間，具有比較均勻的粒徑分布。采用酸堿兩步催化工藝，可以精确控制催化劑及水的比例，能夠調控SiO2納米超級隔熱材料納米顆粒的生長及粒徑分布，使SiO2納米超級隔熱材料的微觀結構均勻性得到明顯的提高。
最近，我國航天材料及工藝研究所進一步優化了納米超級隔熱材料的組成與結構，在酸堿兩步法制備SiO2納米超級隔熱材料的基礎上，制備了具有均勻孔結構的SiO2-Al2O3納米超級隔熱材料。傳統制備SiO2-Al2O3複合納米超級隔熱材料的方法是分别配置SiO2和Al2O3溶膠，然後将兩者按比例混合，經凝膠、老化、幹燥後得到。由于Al2O3前驅體的水解速率遠高于SiO2前驅體，使得所獲得的SiO2-Al2O3微觀結構不均勻。為克服上述方法的缺點，在實驗過程中采用納米氧化鋁粉體為Al2O3的前驅體，采用與SiO2納米超級隔熱材料相似的工藝制備SiO2-Al2O3納米超級隔熱材料。實驗中采用的納米氧化鋁粉體直徑約為10～20nm，與SiO2納米超級隔熱材料骨架的尺寸在同一量級，控制凝膠的條件及納米氧化鋁粉體加入的時間，使氧化鋁納米顆粒均勻地嵌入到SiO2納米骨架中，形成與SiO2納米超級隔熱材料相似的“納米顆粒堆積”多孔結構。
檢測表明，該所所研發的SiO2-Al2O3複合納米超級隔熱材料，最高使用溫度可達到1200℃，在室溫和高溫條件下均表現出優異的隔熱性能，而且也突破了大尺寸(最大達600mm)複雜形狀部件的制造工藝技術。該材料在25℃常壓條件下的熱導率僅為0.02W/m?K，即使在800℃的高溫條件下，其熱導率也隻有0.034W/m・K。在真空條件下，該材料的熱導率表現出明顯的下降趨勢，例如在25℃/104Pa下其熱導率僅為0.012/m?K，比常壓下下降40%以上，在5Pa條件下，甚至降至0.006/m?K，下降幅度達到70%;在800℃/6Pa條件下，其熱導率也僅為0.02W/m?K。 來源：慧聰消防網
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