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通過壓制成型制備的SiO2氣凝膠/玻璃纖維復合材料的絕熱性能

來源:河南省耐火材料行業協會 時間:2017-12-29 瀏覽數:

SiO2氣凝膠是由納米顆粒形成的具有高孔隙率(75~99%)的低密度(<0.1g/cm3)材料,其孔徑通常為2~50nm,小于氮氣和氧氣的平均自由程。所以,由氣體或者對流引起的導熱系數較小。隨著溫度的升高,熱輻射將成為熱傳導的主要方式,紅外輻射(特別是3~8μm)可以通過SiO2氣凝膠。因此,如果一些能夠吸收或者散射紅外輻射的顆粒(如炭黑、TiO2、ZnO等)被引入到SiO2氣凝膠中,則輻射傳熱將會降低且其絕熱性能將會得到改善。作為新型高效隔熱材料,SiO2氣凝膠在航空航天、軍事和民用領域具有廣泛的應用前景,但是其低密度和低強度,使其在實際應用中無法單獨使用。所以,袁波等研究人員通過干法成型和添加TiO2顆粒、玻璃纖維來制備SiO2氣凝膠復合材料,分析了添加第二相和成型壓力對提高絕熱性能和機械性能的影響。

研究結果表明:將SiO2氣凝膠粉末和分散的玻璃纖維成型,來制備SiO2氣凝膠/玻璃纖維復合材料。由于納米多孔結構,SiO2氣凝膠具有低的氣體導熱和固體導熱。通過加入玻璃纖維,復合材料的強度提高,但是隔熱性能降低了。在300℃和600℃的條件下,加入20wt%玻璃纖維的復合材料,導熱系數分別為0.025W/(m?K)和0.030W/(m?K)。作為遮光劑,特別是在高溫條件下,TiO2的加入會明顯降低輻射熱傳導。在700℃下,加入20wt% TiO2粉末后,導熱系數從0.041W/(m?K)降低到0.030W/(m?K)。(鄭州大學高溫材料研究所 王世界)


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