石英玻璃纤维/气凝胶复合材料的热导率计算及优化

来源期刊：材料导报2016年第10期

论文作者：杨建明 吴会军 钟支葵 何石泉 王沫然

文章页码：139 - 290

关键词：气凝胶;复合材料;热导率;衰减系数;优化;

摘    要：纤维含量和直径是影响纤维/气凝胶复合材料热导率的重要参数。采用常压干燥工艺实验制备了石英玻璃纤维/SiO₂气凝胶复合材料,基于材料微观结构表征结果建立了纤维/气凝胶复合材料总体热导率的计算模型,研究了纤维含量和纤维直径对复合材料热导率的影响规律。通过二元优化（即同时优化纤维体积分数和直径）获得了复合材料的最小总体热导率,与单一优化纤维含量或纤维直径相比总体热导率可分别减少50%和20%（以1000K为例）;并探讨了在不同温度条件下复合材料中最优纤维含量和纤维直径的变化规律,发现随温度升高最优纤维含量增大而最优纤维直径减小。研究结果可用于指导纤维/SiO₂气凝胶复合材料的结构设计和性能优化,促进气凝胶复合材料在航空航天、工业、建筑等领域的节能应用。