纳米超级隔热材料及其最新研究进展

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1、第"#卷!第$期中国材料进展2345"#!135$!%&#%年$月'()*+,(-./0,1((675%&#%纳米超级隔热材料及其最新研究进展胡子君!李俊宁!孙陈诚!姚先周!何凤梅"航天材料及工艺研究所先进功能复合材料技术重点实验室北京#&&&;9#摘!要!从分析纳米隔热材料的传热机理入手!指出微米>亚微米孔隙结构特征是决定其是否具有-超级隔热.性能的关键因素%以常温常压下热导率&5&%=>?/N为目标!利用理论计算方法获得了纳米超级隔热材料大孔孔隙尺寸及其所占体积分数的最大容限!并采用.Gc%纳米隔热材料的测试结果进行了验证%以满足#&&&<以上使用要求作为目

2、标!制备了#%&&<下结构稳定性良好的.Gc%(4%c"复合纳米超级隔热材料!采用自行研制的超低热导率测试样机对不同温度和压力条件下的热导率进行测试!并与石英灯加热法测评试样热导率的实验结果进行了对比%最后提出了本领域存在的其它难题!展望了纳米超级隔热材料的未来发展潜力%关键词!纳米超级隔热材料&热导率&大孔体积分数&热稳定性中图分类号!c9#"5;%!!文献标识码!(!!文章编号!#9;A8":9%"%&#%#&$8&&%a8&;!"-"'(I"#"8&32"'(*&.J+'&6:43",$'*48+($'07+(",$+8*0hBGY6H!-,K6HHGH

3、7!.h1/FLHUFLH7!d(cjGEH_F36!0*JLH7?LG"(LQ3VIEUL+LVLEQUF,HVMGM6ML3R'EMLQGE4VWXQ3ULVVGH7)LUFH3437O!1EMG3HE4NLO-EP3QEM3QO3R(STEHULSJ6HUMG3HE4/3?I3VGML'EMLQGE4V!@LGYGH7#&&&;9!/FGHE#!"#$%&'$'1EH3I3Q36VV6ILQGHV64EMG3H?EMLQGE4VFETL64MQ343[MFLQ?E4U3HS6UMGTGMGLV![FGUFSLILHSV3HMFL?GUQ3>V6P?G

4、UQ3?LMLQI3Q36VVMQ6UM6QL^)FL?EUQ3I3QLT346?L4G?GMEMG3HGVUE4U64EMLSEHSTE4GSEMLSR3QVG4GUEELQ37L43R&5&%=>?/NEM%&<6HSLQEM?3VIFLQL^.Gc%(4%c"HEH3I3Q36VGHV64EMG3H?EMLQGE4V[GMFFG7FMFLQ?E4VMEPG4GMOEM#%&&

5、LQL`ILQG?LHMQLV64MV^)FLI3MLHMGE4SLTL43I?LHM3RHEH3I3Q36VV6ILQGHV64EMG3H?EMLQGE4VGHR6M6QLGVE4V3QLTGL[LS^()*+,%-#'HEH3V6ILQGHV6E4MG3H?EMLQGE4&MFLQ?E4U3HS6UMGTGMO&?EUQ3I3QLT346?LRQEUMG3H&MFLQ?E4VMEPG4GMO抑制%纳米隔热材料对热量传递的"种途径均具有良好!!前!言的抑制效果!因此!在常压和低真空度条件下!表现出(A8:)超级隔热材料的概念!是#::%年由美国学者(5K优

6、异的隔热性能!文献报道!常温常压下纳米隔热(#8")06HM在国际材料工程大会上提出的!其典型特征为材料热导率最低值仅为&5&#"=>?/N!远低于静止热导率低于同温度下静止空气的热导率%块体气凝胶材空气%料是一类典型的超级隔热材料!具有气固两相相互贯穿航天飞行器结构设计对防隔热结构的质量和体积要的纳米结构特点!在常压条件下即可表现出-超级隔求非常严格!质量最轻化意味着防热结构的面密度最热.的特性%由于气凝胶隔热材料内部固体骨架的体积小!可最大限度地降低惰性结构质量&体积最小化意味分数较低!球状颗粒堆积具有-弱接触.的特点!因此着厚度最小!可最大限度地保证有效载

7、荷的装配空间%固体导热对材料表观热导率的贡献极低%气凝胶的典型纳米超级隔热材料!具有适中的密度范围和优异的隔热孔隙尺寸仅为%ba&H?!最可几孔径一般为#&H?左性能!是一种理想的航天飞行器用隔热材料%然而!在右!显著小于室温下空气分子的平均自由程";&H?#!现实情况下!通过超临界干燥获得的纳米隔热材料普遍因此纳米孔隙中的气体分子发生碰撞传递能量受到极大存在裂纹等缺陷和大尺寸颗粒堆积孔!其尺度一般在限制!气体导热的贡献也被限定在一个相对较低的水%&&H?以上!体积分数通常超过a&e(#&8##)%大量存在平&通过添加辐射抑制剂等手段!可实现对辐射传热的的大尺寸

8、孔隙明显偏离了所要求的纳