SiO2纳米纤维-纳米颗粒复合材料的制备及其隔热性能研究

摘要 ................................................................................................................................................ I ABSTRACT .................................................................................................................................... I II 第一章绪论. (1)

1.1 隔热材料的需求 (1)

1.2 隔热材料研究现状 (3)

1.3 纤维状隔热材料性能优化方法 (8)

1.4 纤维/纳米颗粒复合隔热材料研究进展 (10)

1.5 课题的研究意义及内容 (11)

第二章SiO2纳米纤维/纳米颗粒复合隔热材料的制备及表征 (13)

2.1 引言 (13)

2.2 实验原料及仪器 (13)

2.3 制备过程 (14)

2.4 表征与测试 (19)

2.5 本章小结 (22)

第三章SiO2纳米纤维/纳米颗粒复合隔热材料结构分析与性能研究 (23)

3.1 引言 (23)

3.2 微观结构分析 (23)

3.3 比表面积和孔结构分析 (25)

3.4 机械性能研究 (27)

3.5 疏水性能研究 (31)

3.6 本章小结 (34)

第四章SiO2纳米纤维/纳米颗粒复合材料隔热性能研究 (35)

4.1 引言 (35)

4.2 SiO2纳米纤维/纳米颗粒复合材料传热机制 (35)

4.3 SiO2纳米纤维/纳米颗粒复合材料隔热性能 (37)

4.4 SiO2纳米纤维/纳米颗粒复合材料隔热机理 (38)

4.5 SiO2纳米纤维/纳米颗粒复合材料热稳定性 (39)

4.6 本章小结 (40)

第五章结论与展望 (42)

5.1 结论 (42)

5.2 展望 (43)

参考文献 (44)

攻读硕士期间取得的学术成果 (49)

致谢 (50)

第一章绪论

1.1 隔热材料的需求

全球范围内的能源危机备受社会瞩目，高效隔热材料可有效减少热能在产生、输送、储存和使用等过程中伴随的损失，可有效提高能源利用效率，是节约能源和经济损失的重要途径，因此，在工业管道、低温贮运、建筑、航空航天、热电池和热防护服等高温、中温和低温领域具有广泛的应用[1]。

1.1.1 工业和民用设备

鉴于现阶段中国经济发展的特色，国民经济对工业的依赖程度很大，工业生产能耗是社会能源消耗的主要组成部分。在工业管道、工业炉窑和烤箱中，隔热材料的使用能避免热能过度损失，有效提高热能利用率，从而达到节能和减少经济损失的目的，一般来说，工业设备及管道用隔热材料应具有耐燃、防潮和化学稳定性，对金属不得有腐蚀作用[2]。在民用方面，通过对汽车发动机零部件（如燃烧室零部件、缸盖排气道和排气管）进行隔热，可有效降低其散热量和汽车油耗指标，提高发动机效率，从而助力城市环保[3]。此外，冷冻品贮运、家用冰箱保温层以及太阳能热水器的储水箱、管道和集热器均需使用高性能的隔热保温材料，以实现保冷效果或提高集热效率[4]。

1.1.2 建筑

经济的迅速发展带动了建筑行业的持续升温，相应的建筑能耗也逐渐增加，我国单位建筑面积能耗是发达国家的2~3倍，给社会造成了沉重的能源负担和严重的环境污染，中国要走可持续发展的道路，就需要节能建材和绿色建筑，而建筑保温隔热材料便是顺应节能、环保、舒适等需求特性应运而生的。建筑隔热材料主要是在建筑结构外表面粘结一层保温隔热性能较好的材料，通过其低导热性能减少建筑结构内外热量交换，从而达到保温隔热的目的，使建筑物具有冬暖夏凉的舒适感，这种材料需求在我国北方一些冬季较长的地区显得更为重要[5]。市场上常用的建筑保温隔热材料有无机类和有机类，有机类材料耐高温和耐火性差，在建筑保温领域应用中存在一定的安全隐患，且传统建筑用隔热材料通常以利润为导向，往往忽略了材料在制备和使用过程中对人体和环境的危害。因此，高性能、绿色环保的隔热材料在建筑领域有极具潜力的研发和应用价值[6]。

1.1.3 航空航天

随着航空航天技术的不断发展，新一代飞行器的飞行速度更高，飞行时间更