复合SiO2纳米微孔绝热材料的性能研究

摘要

气相SiO2粉体具有轻质、比表面积大、热稳定好等优点，由气相SiO2为基体通过添加增强纤维、红外遮光剂和高温抑制烧结剂制备成的复合SiO2纳米微孔绝热材料具备极佳的绝热性能，是目前高性能绝热材料领域的研究热点之一。 本文通过添加BaCO3粉体、Fe3O4粉体和气相Al2O3粉体三种不同的高温抑制烧结剂，考察了试样在不同温度下的导热系数、体积收缩率和微观组织结构。同时分别采用锆粉、硅微粉、电厂灰和微米级Al2O3四种“大颗粒”粉体取代一定比例的气相SiO2粉体，对比分析了所制备试样的绝热性能、体积收缩率和微观结构等。最后，本文还研究了气相Al2O3对两种“大颗粒”物质的试样性能的影响。 通过以上各方面的研究，获得的主要研究结果如下: (1)添加抑制烧结剂的气相SiO2纳米微孔绝热材料的导热系数与不添加任何抑制烧结剂的试样A0相比，在各个温度点都有普遍的升高现象。当添加气相Al2O3作为抑制烧结剂时，试样的体积收缩率降低非常明显，抑制烧结效果最佳。 (2)当分别添加一定比例的锆粉、硅微粉、电厂灰和微米级Al2O3“大颗粒”后，材料的导热系数与空白样A0相比都会有普遍上升的规律，而且随着添加量的增大，导热系数也逐渐上升。锆粉的加入促进了气相SiO2的烧结。通过测量试样在不同温度点的体积收缩率可知，电厂灰和微米Al2O3质量百分比为30％时，体积收缩率远低于空白样A的体积收缩率。所以最佳的替代气相SiO2粉体物质是电厂灰和微米Al2O3，最佳的质量百分比都是30％。 (3)分别以30％的微米级Al2O3和电厂灰取代部分气相SiO2，在添加了抑制烧结剂气相Al2O3后，试样在不同温度的导热系数均要高于空白样A0的导热系数，但上升的幅度不大，对材料的绝热性能影响较小。当温度上升到1000℃时，在以30％的电厂灰取代部分气相SiO2的试样中，其抑制烧结的作用有限。而添加30％微米级Al2O3的试样中，气相Al2O3抑制烧结作用明显，试样能够在1000℃环境下长时间使用。

目录

声明

摘要

1．1前言

1．2绝热材料概述

1．2．1绝热材料定义与分类

1．2．2绝热材料的主要性能特点

1．2．3绝热材料的绝热机理

1．2．4绝热材料的发展趋势

1．3纳米孔绝热材料概述

1．3．1超级绝热材料的概念及种类

1．3．2纳米孔绝热材料的概念及特征

1．3．3纳米孔绝热材料的绝热原理

1．3．4纳米孔绝热材料的绝热性能

1．4 SiO2纳米孔绝热材料的研究现状

1．4．1 SiO2气凝胶制备纳米孔绝热材料的研究现状

1．4．2气相SiO2纳米粉体制备纳米孔绝热材料的研究现状

1．4．3 SiO2纳米孔绝热材料的应用

1．5本文的研究目的及主要研究内容

1．5．1研究目的

1．5．2本文主要研究内容

第2章复合SiO2纳米微孔绝热材料体积收缩率研究

2．1引言

2．2实验过程

2．2．1实验原料

2．2．2试样制备

2．2．3性能检测

2．3结果与讨论

2．3．1不同种类的抑制烧结剂对绝热性能的影响

2．3．2 X射线衍射分析

2．3．3高温抑制烧结剂对高温热稳定性的影响

2．3．4微观组织结构分析

2．4本章小结

第3章复合SiO2纳米微孔绝热材料的性能研究

3．1引言

3．2实验过程

3．2．1实验原料

3．2．2试样制备

3．2．3性能检测

3．3结果与讨论

3．3．1四种不同物质的“大颗粒”对绝热性能的影响

3．3．2 X射线衍射分析

3．3．3四种不同物质的“大颗粒”对高温热稳定性的影响

3．3．4微观组织结构分析

3．4本章小结

第4章复合SiO2纳米微孔绝热材料性能的优化

4．1引言

4．2实验过程

4．2．1实验原料

4．2．2试样制备

4．2．3性能检测

4．3结果与讨论

4．3．1气相Al2O3的不同加入量对试样绝热性能的影响

4．3．2 X射线衍射分析

4．3．3不同气相Al2O3的添加量对高温热稳定性的影响

4．3．4微观组织结构分析

4．4本章小结

第5章结论

参考文献

致谢