多孔陶瓷隔热材料的研究进展

多孔陶瓷内部具有大量相通或封闭孔隙,孔径和孔隙的分布及连通性等微观结构特征对材料的物理性能起着重要作用。本文介绍了多孔陶瓷隔热材料的优良特性及广泛的应用前景,并总结了近几年多孔陶瓷隔热材料的制备方法及研究进展,提出了多孔陶瓷材料的发展现状及普遍面临的问题,并指出了解决问题的思路,以期为后续开发更多优异性能的多孔陶瓷隔热材料提供参考。

增强型二氧化硅气凝胶材料的研究进展

二氧化硅气凝胶是世界上最轻的固体材料之一,因其具有热导率低、比表面积大、孔隙率高等优良特性,在保温隔热领域具有极大的发展空间;然而,二氧化硅气凝胶具有强度低、不易成型等问题,限制了其在各应用领域的快速推广。本文综述了通过复合或掺杂增强二氧化硅气凝胶力学性能的方法,并对当前形势下二氧化硅气凝胶的应用前景进行了展望。

正硅酸乙酯的水解缩聚反应及多孔SiO_2粉体的制备

详细描述了正硅酸乙酯的水解缩聚反应过程,简要介绍了影响反应过程的相关因素;综述了气凝胶和有序介孔SiO2材料这两种以该反应为基础的、具有代表性的多孔SiO2粉体的制备,特别是对多孔SiO2微球的制备进行了比较。指出以正硅酸乙酯的水解缩聚反应为基本过程制得的SiO2粉体中无序排列的孔是普遍存在的,如在反应过程中引入模板剂或采用其它手段,无序排列的孔可变为有序的。

短纤维增强复合过滤管的制备

以硅酸铝纤维和硅灰石为主要原料,硅溶胶为粘结剂,通过真空抽滤成型,低温干燥,制成短纤维过滤管。用SEM、XRD等测试方法对短纤维过滤管进行表征。结果表明:所制备的短纤维过滤管孔径在20～50μm;气孔率≥75%;具有良好的透气性能;抗热震性能强。

中空SiO_2微球对重金属Cd(II)的吸附研究

采用壳上具有纳米孔的中空SiO2微球从溶液中吸附重金属Cd(II)离子,研究了被吸附溶液的pH值、Cd(II)离子初始浓度、吸附时间等对吸附Cd(II)离子的影响。结果表明,壳上具有纳米孔的中空SiO2微球可用于从溶液中吸附Cd(II)离子。在pH>3的弱酸性溶液中比在pH≤3的酸性条件下中空SiO2微球吸附Cd(II)离子的量要大得多。Cd(II)离子初始浓度小于0.4 mol.L-1时,Cd吸附量随Cd(II)离子初始浓度的影响较小,进一步增大Cd(II)离子初始浓度,吸附量大幅攀升。

以辛胺为模板剂制备空心SiO_2微球

以辛胺为模板剂,正硅酸乙酯为前驱体,在酸性条件下,制备出空心SiO2微球,运用SEM、XRD、N2吸附、IR、TG-DTA等测试手段对所制备的产物进行了表征。结果表明:制备的空心SiO2微球表面光滑、分散性较好;空心SiO2微球具有双模孔结构,其中的介孔孔径为2.1nm,微孔孔径为0.62nm。试样的比表面积和孔容分别是1123m2/g,0.6291mL/g。

改性的SiO_2空心球及其应用

以自制SiO2空心球为芯材,采用化学镀工艺对其表面进行镀铜金属化处理。研究了工艺参数对材料性能的影响,并对表面改性的SiO2空心球所做的涂层进行了光谱反射率测试。结果表明:波长1.06μm时的反射率为4%左右;10.6μm时的反射率为0.44%左右,可用于激光隐身材料。

过渡元素掺杂SnO2激光隐身材料的制备及应用研究

以SnO2为主要组成，通过掺杂CuO、Sb2O3、Ni2O3、ZnO等过渡金属元素，制备了具有优异激光吸收性能的材料，研究了掺杂量、合成温度对材料性能影响，确定了最佳的组成配比和合成温度。

航天飞机及高超飞行器用刚性隔热材料研究进展

航天飞机及高超飞行器热防护材料是关系航天飞机及高超飞行器安全的关键之一。刚性高效隔热材料具有耐高温和稳定性好等优点,成为航天飞机和高超声速飞行器高温区和大面积区域所用的重要的热防护结构材料。本文回顾了刚性高效隔热材料在高超声速飞行器热防护系统中的应用,综述美国刚性隔热材料技术研究进展与应用现状,介绍了刚性隔热材料在美国航天飞机及飞行器中的应用,特别是新型的防热-隔热一体化陶瓷瓦的应用。此外,概括了国内刚性隔热材料的研究情况,最后展望了应用于高超声速飞行器中的隔热材料未来发展。

轻质刚性隔热材料的制备及性能研究

以短切石英纤维和莫来石纤维为骨架,氮化硼粉和硅溶胶为粘结剂,采用水基料浆制备了具有鸟巢结构的刚性隔热材料,研究了纤维配比及氮化硼含量对刚性隔热材料密度、显微结构、热导率及压缩强度的影响。结果表明,通过调整氮化硼含量,材料密度在0.21~0.34 g/cm^3变化,随氮化硼含量增加,三组隔热材料的密度和压缩强度逐渐提高,隔热性能有轻微降低,当氮化硼加入量为8wt%时,材料300℃和700℃的热导率分别为0.055 W·m^-1·K^-1和0.078 W·m^-1·K^-1,压缩强度可达2.73 MPa,相比较2wt%含量样品的压缩强度(1.44 MPa)提高了90%。

不同温度长时间作用下SiO_2气凝胶结构和性能的变化

针对SiO2气凝胶高温结构变化规律对隔热性能的影响,在500℃,600℃,700℃和800℃不同时间（0-12h）作用下,对热处理后的SiO2气凝胶结构和组成进行测试和分析;结果表明,500℃,600℃条件下,随着时间的延长,重量损失和厚度上的收缩略微增大,体积密度不变;700℃和800℃条件下,随着时间的延长,厚度上的收缩逐渐增加,体积密度逐渐增大,重量损失增大。在200-1200℃时,对热处理0.5h后的SiO2气凝胶结构和组成进行测试和分析。结果表明：当热处理温度为200-800℃时,气凝胶中小孔隙坍塌,大孔隙增多,密度基本不变,其骨架结构未被破坏;二次堆积颗粒逐渐增大且相互融合,密度急剧增加;当热处理温度达到1000-1200℃时,气凝胶骨架结构遭到明显破坏,隔热性能失效。

红外遮蔽剂在耐高温高性能隔热材料中的应用

耐高温高性能隔热材料是今后隔热材料的一个重要发展方向。高温条件下,红外辐射导热占主导地位,降低红外辐射是制备性能优异的隔热材料的重要途径。本文重点介绍TiO2,SiC,六钛酸钾晶须和锆英石四种红外遮蔽剂在隔热材料中的应用,以及今后红外遮蔽剂在耐高温高性能隔热材料中发展前景。

陶瓷隔热瓦耐高温高辐射率涂层的制备及表征

在短切莫来石纤维隔热瓦表面采用浆料喷涂法制备了短切莫来石纤维增韧Mo Si_2-Si C-B_2O_3-SiO_2/Mo Si_2-Si C-B_2O_3-SiO_2-SiB_6梯度涂层,并利用XRD、XPS、SEM和EDS对涂层的组成、结构及形貌进行了分析,探讨了涂层的形成机理。分析表明涂层主要由MoSi_2、硼硅玻璃及少量的Mo_(4.8)Si_3C_(0.6)组成。涂层表面及截面的SEM照片表明涂层表层致密,靠近基体部分疏松多孔,部分涂层深入多孔的基体,提高了涂层与基体的结合力。

分散剂在陶瓷纤维分散过程中的应用

隔热材料已广泛应用于航空航天、能源、化工和冶金等众多工业领域。隔热材料制备工艺过程中,纤维在料浆中的分散均匀度对隔热材料的性能效果起决定性的影响。本文重点介绍纤维分散剂在对纤维分散性能的影响,以及分散剂在无机纤维分散的未来发展。

氧化锆气凝胶研究进展

氧化锆气凝胶以其优异的性能受到人们广泛的关注。本文综述了氧化锆气凝胶的制备工艺、掺杂改性工艺、SiO2-ZrO2复合气凝胶、纤维增强氧化锆气凝胶的研究进展以及氧化锆气凝胶的应用。最后,对氧化锆气凝胶的发展方向进行了探讨。

高性能陶瓷隔热材料的研制

通过溶胶-凝胶法制备了中空石英纤维增强石英基体的多孔陶瓷隔热材料,进行了力学和热物理性能测试,结果表明:材料密度0.95g/cm3,常温下的导热系数0.135W/m·K,材料具有质量轻、强度高、隔热性能好及耐高温(1200℃)的特点。

可加工气凝胶复合隔热材料的制备及性能表征

针对中高温领域热防护需求,以正硅酸乙酯作为硅源,通过溶胶-凝胶(sol-gel)工艺结合超临界干燥技术制备了可加工高效气凝胶复合隔热材料。对气凝胶复合隔热材料的微观结构、热物理性能及力学性能进行了表征和分析。结果表明:气凝胶纳米粒子均匀分布在复合材料中,组成三维网络结构,孔径在70nm以下,比表面积在800-1000m2/g。热学性能显示,气凝胶复合材料在300℃的导热系数为0.03W/mK,800℃/20min,线收缩<1%;力学性能显示,压缩强度为0.2MPa。此外,复合材料具有优异的加工性能。

耐1500℃超高温轻质高效隔热材料的制备及性能的初步表征

针对新型高速飞行器对超高温热防护材料的需求,以超细直径耐高温陶瓷纤维和高温粘结剂为主要原料,通过纤维短切-湿法成型-高温热处理等工序制备了轻质高效隔热材料。对高温隔热材料的微观结构、热物理性能及力学性能进行了表征和分析。结果表明:短切纤维在隔热材料内部无序排列,形成了三维网络结构,具有较高的孔隙率,而且纤维与纤维搭接处具有良好的节点,因而材料具有一定的力学性能。材料在1500℃/h处理后,线收缩<2%,密度为0.35g/cm3的隔热材料厚度方向压缩强度>1MPa,室温热导率0.07 W/m·K。

氧化锆纤维保温板的制备与表征

以氧化锆纤维、硅溶胶或锆溶胶、水为原料,制备氧化锆纤维保温板,通过对保温板的性能进行研究分析,从而确定各原料的最佳配比。结果表明:硅溶胶加入量为10%、锆溶胶加入量为15%时氧化锆纤维保温板的性能最好。

ZrB_2-SiC复相陶瓷的注浆成形与无压烧结

研究了ZrB2-SiC复相陶瓷的注浆成形技术,着重讨论了pH值和固相体积含量对料浆粘度的影响;分析了注浆成形后,生坯断面的显微结构以及相对应的烧结体的显微结构。结果表明:ZrB2原始粉料的研磨处理有利于复相陶瓷制品的烧结致密化。当pH值为11时,可制得固相体积含量为50%,粘度为660mPa.s的ZrB2-SiC浆料。