耐高温气凝胶隔热材料的研究进展

吴晓栋^1,2，崔升^1,2，王岭³，邵高峰^1,2，焦健³，沈晓冬^1,2

1. 南京工业大学材料科学与工程学院材料化学国家重点实验室2. 宿迁市南京工业大学新材料研究院3. 中航复合材料有限公司先进复合材料国防科技重点实验室

摘 要：气凝胶极高的孔隙率有效降低了材料的固相热传导,孔径主要分布在介孔范围内（2⁵0nm）,有效抑制了气相传热,而遮光剂的引入可起到很好的反射、吸收和再散射作用,进一步降低气凝胶的辐射热传导,从而使得气凝胶材料具备极低的热导率,是一种优质的高效隔热材料。根据组分的不同,气凝胶主要可分为氧化物气凝胶、炭气凝胶和碳化物气凝胶。氧化物气凝胶材料在高温区（>1000℃）容易发生晶型转变及颗粒的烧结,其耐温性相对较差,但是其在中高温区（<1000℃）具备较低的热导率。炭气凝胶材料在真空或惰性氛围下耐温性最高可达3000℃,2000℃下热导率低至0.601W·m-1·K-1,密度可调,但是该材料在有氧氛围下容易发生烧蚀,这需要通过涂覆某些抗氧化性涂层来加以有效解决。碳化物气凝胶材料目前研究较为匮乏,报道最多的是碳化硅气凝胶,但是也仅限于对该材料的制备与表征,而对于其热学性能方面的研究仍然较少。主要介绍了这三大类耐高温气凝胶隔热材料的研究进展,并对其未来的发展方向进行了展望。

关键词：隔热材料;氧化物气凝胶;有机炭气凝胶;碳化物气凝胶;