玻璃纤维增强气凝胶的动态力学性能及其破坏机理

使用Hopkinson压杆对玻璃纤维增强气凝胶进行动态压缩实验,用扫描电子显微镜研究气凝胶破坏机理.结果表明,气凝胶的动静态应力应变曲线均包括弹性区、屈服区和致密化区,气凝胶在屈服区出现塑性屈服的特征.气凝胶的应变率强化效应明显.气凝胶对入射波的整形作用导致输入杆承载应力的幅值明显降低,承载应力的时间延长.在高应变率条件下,气凝胶中的玻璃纤维几乎全部断裂,与基体分离,气孔急剧收缩.气凝胶在动态压缩下的粉碎破坏是气凝胶轴向压应力和内部横向张应力升高所共同导致的.

纤维增强气凝胶复合材料高温结构转变及热稳定性研究

目的研究高温受热条件下纳米复合隔热材料的结构转变特征及热稳定性。方法采用扫描电镜、X射线衍射仪、红外光谱仪及热重仪等检测方法。结果纤维增强气凝胶材料从室温到650℃存在连续的质量损失,从室温到放热前,质量损失为1.66%;365℃开始出现放热,温度升至398℃时达到峰值,整个放热过程对应质量损失约为1.3%;从435℃放热结束开始到650℃的质量损失为1.46%。经过400℃热处理后,试样比表面积从268m^2/g增加到437m^2/g;当试样热处理温度达到600℃时,试样的比表面积明显随之降低至198m^2/g。结论SiO2气凝胶复合材料以无定形结构为主,存在少量的二氧化钛晶体。在400℃左右,SiO2气凝胶结构中硅甲基Si-CH3发生氧化,产生明显的放热峰,之后硅羟基Si-OH之间发生缩聚反应,使600℃热处理后气凝胶中Si-O-Si网络骨架强度有所提高。未处理的纤维增强气凝胶材料试样上气凝胶纳米颗粒构成的块体较为良好地包裹在玻璃纤维表面,而经过600℃的高温热处理1 h后,块体气凝胶脱离了光滑的纤维表面,气凝胶纳米粒子发生收缩,致使材料比表面积下降。

玻璃纤维增强气凝胶在动态压缩下的变形行为

采用Hopkinson压杆对玻璃纤维增强气凝胶进行动态压缩实验,通过精确控制试样应变"冻结"气凝胶压缩过程,对不同应变下的实验材料进行孔结构测试和显微分析.结果表明,在动态变形过程中玻璃纤维增强气凝胶的纳米多孔网状结构遭到破坏,玻璃纤维逐渐断裂,气孔缩小以致孔穴坍塌,气孔之间的连通性变差,胶体粒子之间的排列更加紧密.玻璃纤维增强气凝胶在动态压缩下破坏的临界应变约为0.80,并具有明显的应变率强化效应.动态压缩过程中孔壁受到横向张应力的升高和胶体粒子之间的高速碰撞导致玻璃纤维增强气凝胶的破坏.

SiO_(2)气凝胶纤维复合材料制备及其在建筑节能领域应用的进展

主要综述了近几年气凝胶纤维复合材料的制备方法,以及其在管道、墙体保温领域的应用。制备方法分为两大类:一是气凝胶颗粒直接加入纤维,可在纺丝原液或母粒中加入,也可在纤维成网后加固前加入,也可通过后整理的形式将气凝胶颗粒附着在纤维表面;二是气凝胶制备过程中,在溶胶凝胶阶段加入纤维,所添加的纤维根据纤维形式不同可分为短纤维、长纤维、纤维膜碎片、纤维预制体,根据纤维种类可分为无机纤维和有机纤维。管道、墙体等保温领域应用方面,SiO气凝胶毡/板应用厚度低于传统保温材料的一半,且节能率更高;与传统保温材料搭配使用,可有效降低材料成本。

莫来石纤维增强SiO_2气凝胶复合材料的力学性能试验

为了探究莫来石纤维增强SiO_2气凝胶复合材料的拉伸和层间剪切性能,开展了相关试验。首先,进行了复合材料在室温下的面内拉伸试验,获得了复合材料的室温面内拉伸模量;然后,采用引伸计方法和数字图像相关法分别对拉伸变形进行测量,并对2种方法进行了对比分析;最后,开展了不同温度下的层间剪切试验,研究了复合材料在不同温度下的层间剪切性能,并对其微观结构进行了分析。结果表明:复合材料的拉伸模量约为285.17 MPa;由引伸计方法测得的拉伸变形计算出的拉伸模量比数字图像相关法获得的拉伸模量高2.4%;在室温和高温下,试样呈现明显的层间剪切破坏;对复合材料的微观分析发现,SiO_2气凝胶基体主要分布在层间区域,增强纤维主要分布在铺层内。所得结论表明莫来石纤维增强SiO_2气凝胶复合材料拉伸和层间性能较差,当承受层间载荷时,SiO_2气凝胶基体起主要作用,且温度对复合材料的性能影响较大。

多学科结合,开拓创新思维 纤维质隔热材料的发展

介绍了隔热材料的种类与性能、国内纤维质隔热材料现状,以我国特殊工业领域应用的耐高温纤维质隔热保温材料(纸)的发展及最新成果为例,重点阐述开拓创新思维,通过多学科结合,研究纤维增强气凝胶隔热材料(纸)的成果。