纳米多孔结构气凝胶传热模型及绝热机理研究

气凝胶是一种具有纳米多孔结构的超级绝热材料,可广泛应用于航空航天、热能传输、节能建筑等领域。在结构单元的气固耦合传热基础上,建立了纳米多孔结构气凝胶的传热模型,推导了有效热导率表达式,并将该传热模型的计算结果与实验结果进行对比研究,进一步验证了该模型的准确合理性。计算分析了不同含量、不同纤维增强的SiO2复合气凝胶的绝热系数,为进一步优化设计多孔结构材料垫定了良好的理论基础。

SiO_2气凝胶纳米多孔结构的自组装过程模拟

基于分子动力学理论,模拟并计算了纳米多孔SiO_2气凝胶的原子尺度模型和力学性能。SiO_2气凝胶网络结构的自组装形成过程表明,当密度为0.078 g/cm3时,形成的结构以纳米团簇为主,难以形成连通的骨架结构;当密度为0.172 g/cm3及以上时,硅氧元素分布已扩展形成了连通的无定形骨架结构。通过对不同密度体系模型单轴施加应变并计算相应的应力值,得到应力-应变关系曲线,并依据弹性范围求得弹性模量。模拟结果表明,弹性模量与密度成一次线性关系,当气凝胶密度在0.078~0.443 g/cm3时,弹性模量为0.1265~0.7889 MPa。