耐高温氧化铝气凝胶隔热复合材料研究进展

氧化铝气凝胶是一种高孔隙率、低密度、高比表面积、耐高温和低热导的纳米多孔材料, 在高温隔热领域(如航天飞行器热防护系统、工业窑炉保温材料等)具有广阔的应用前景。但是, 纯氧化铝气凝胶因耐温性(1000 ℃以上)、力学性能和高温隔热性能相对较差难以直接应用, 需要引入增强相和遮光组分制备成气凝胶复合材料以进行改善。本文对耐高温氧化铝气凝胶的制备、氧化铝气凝胶隔热复合材料的制备及性能等方面的最新研究进展进行了综述。研究人员通过原位掺杂改性、沉积改性、有机链和炭涂层改性等方法提高了氧化铝气凝胶的热稳定性。在氧化铝气凝胶中引入晶须、颗粒、多孔骨架和纤维等增强相, 能够大幅提高其力学性能; 纤维和遮光剂的协同作用, 能够提高氧化铝气凝胶抑制红外辐射的能力, 显著降低高温热导率。本文还提出了后续的研究方向：对氧化铝气凝胶的密度、微观结构进行精细调控, 再引入合适的异质元素和遮光剂,以进一步提高气凝胶的热稳定性和复合材料的隔热性能;深入研究复合材料在高温下结构和性能的演化, 以及氧化铝气凝胶和增强相之间的相互作用。作为一种新型的隔热材料, 氧化铝气凝胶复合材料将在高温隔热领域发挥其优势并逐步实现广泛应用。     

无机纤维增强SiO2气凝胶隔热复合材料的研究进展

SiO_2气凝胶因其独特的纳米孔结构而具有低密度、低热导率等特点,具备成为高效隔热材料的潜力,然而SiO_2气凝胶的力学性能较差,极大地限制了其在隔热领域的应用。采用无机纤维作为增强体,制备的SiO_2气凝胶复合材料同时具有较好的力学和隔热性能,是目前国内外高性能隔热材料的研究热点之一。综述了无机纤维增强SiO_2气凝胶隔热复合材料的制备方法及其研究进展,并展望了其未来发展方向。     

气凝胶隔热性能及复合气凝胶隔热材料研究进展

气凝胶由于具有极高的孔隙率和极低的热导率,因此可以作为一种超级绝热材料.对气凝胶的隔热特性进行了介绍,重点对掺杂改性的复合气凝胶隔热材料的耐高温隔热性能进行了综述和探讨,并对气凝胶复合隔热材料的应用现状进行了回顾.     

玄武岩纤维增强复合材料及其应用最新研究进展

玄武岩纤维增强复合材料是一种以玄武岩纤维为增强体,以树脂基或水泥基等为基体的新型复合材料,其具有高强度、耐高温、耐腐蚀等优异性能。综述了玄武岩纤维及其复合材料的最新研究现状及其在隔热、耐温、防火领域、石油化工领域、汽车领域及建筑工程领域的应用。并对玄武岩纤维增强复合材料及其应用进行了展望。     

铁尾矿及其反应烧结多孔陶瓷的制备与性能研究

为拓展铁尾矿的资源化利用途径,本研究分别以细颗粒高硅铁尾矿、铁尾矿+石墨粉以及铁尾矿+石墨粉+碳化硅粉为原料,采用泡沫注凝成形-常压烧结、泡沫注凝成形-反应烧结和模压成形-反应烧结工艺制备了铁尾矿多孔陶瓷和三种以碳化硅为主晶相的多孔陶瓷。通过DSC-TG和XRD分析,研究了铁尾矿自身的烧结过程以及铁尾矿与石墨之间的碳热还原反应烧结过程,对比分析了四种多孔陶瓷材料的孔隙率、压缩强度、热导率等性能。结果表明,以铁尾矿为原料可制备具有较高孔隙率(87.2%)、压缩强度(1.37 MPa)和低热导率(0.036 W/(m·K))的铁尾矿多孔陶瓷,它是一种高效保温隔热材料;利用铁尾矿与石墨之间的碳热还原反应可获得碳化硅多孔陶瓷,其热导率显著提高,但强度偏低;而在原料中加入部分碳化硅,可以明显改善多孔陶瓷的压缩强度,获得具有高孔隙率(91.6%)、较高压缩强度(1.19MPa)和热导率(0.31W/(m·K))的碳化硅多孔陶瓷,它可作为轻质导热材料或复合相变材料的载体使用;与泡沫注凝成形工艺相比,采用模压成形工艺制备的碳化硅多孔陶瓷虽然孔隙率有所降低(79.3%),但热导率得到显著提升(1.15 ...     

高温隔热用微纳陶瓷纤维研究进展

陶瓷纤维具有密度低、强度高、耐高温、抗氧化和耐机械震动性能好等优点, 是空天飞行器、核能发电和化工冶金等热防护领域所需的关键高温隔热材料。传统陶瓷纤维直径粗(?>5 μm)、脆性大、热导率高, 在实际隔热领域应用中受到了极大限制。减小纤维直径, 制备微纳陶瓷纤维, 不仅有利于提高纤维力学性能, 还有望改善其高温隔热性能, 近年来引起了研究者的广泛关注。从微纳陶瓷纤维中影响热传输(气体热传导、固体热传导和辐射传热)的本征因素出发, 有针对地进行组成和结构优化, 进而改善其高温隔热性能, 是当前微纳陶瓷隔热纤维研究的重点方向。本文结合国内外研究现状, 在介绍微纳陶瓷纤维隔热机理的基础上, 按照纤维的组成和结构特点将目前微纳陶瓷隔热纤维分为三类, 即微纳陶瓷纤维气凝胶、中空/多孔微纳陶瓷纤维和复合微纳陶瓷纤维。对这三类不同特点的微纳陶瓷隔热纤维最新研究进展进行综述, 并展望了微纳陶瓷隔热纤维的未来发展方向。     

快速制备纳米SiO_2粉末基隔热复合材料的研究进展及展望

纳米气凝胶隔热复合材料是一种隔热性能优异的纳米复合材料,广泛应用于航空宇航、石油化工、建筑保温隔热领域,但是较高的成本和复杂的超临界或常压干燥技术限制了其在隔热领域的应用。纳米SiO_2粉末基复合材料采用纳米SiO_2粉末为基体,陶瓷纤维作增强材料,加入粘接剂、表面活性剂等添加剂,通过干法或者湿法成型实现快速制备,制备过程不需要复杂的干燥技术,相比纳米气凝胶隔热材料具有更低的成本,是一种极具发展潜力的纳米隔热复合材料。然而,由于纳米SiO_2粉末基复合材料采用纳米SiO_2粉末为基体,导致材料力学性能明显低于纳米气凝胶隔热复合材料;添加增强纤维和粘接剂可以提高材料的力学性能,但是其隔热性能明显下降。因此,近年来研究者们主要从优化制备工艺方面不断尝试,在充分发挥纳米SiO_2粉末基复合材料低热导率优势的同时提高其力学性能。目前,纳米SiO_2粉末基隔热复合材料的快速制备方法主要包括干法成型工艺和湿法成型工艺两类。其中,干法模压成型工艺应用较早,工艺成熟,制备的SiO_2粉末基隔热复合材料具有较低的热导率,但成型压力较大,生产复杂形状产品的难度较大。湿法成型工艺主要有模压成型和浇筑成型两种方法,湿法模压成型相比干法模压成型具有更好的分散效果,但增加了工艺的复杂性;浇筑成型工艺简单,可成型复杂异性产品,为纳米SiO_2粉末基隔热复合材料的快速制备提供了更多选择。本文综述了纳米SiO_2粉末基隔热复合材料的快速制备方法及其研究进展,分别对干法成型工艺和湿法成型工艺进行介绍,分析了纳米SiO_2粉末基复合材料面临的问题,对其未来发展趋势进行了展望,以期为快速制备高性能、低成本的新型纳米SiO_2粉末基隔热复合材料提供参考。     

耐高温气凝胶隔热材料的研究进展

气凝胶极高的孔隙率有效降低了材料的固相热传导,孔径主要分布在介孔范围内(2~50nm),有效抑制了气相传热,而遮光剂的引入可起到很好的反射、吸收和再散射作用,进一步降低气凝胶的辐射热传导,从而使得气凝胶材料具备极低的热导率,是一种优质的高效隔热材料。根据组分的不同,气凝胶主要可分为氧化物气凝胶、炭气凝胶和碳化物气凝胶。氧化物气凝胶材料在高温区(1000℃)容易发生晶型转变及颗粒的烧结,其耐温性相对较差,但是其在中高温区(1000℃)具备较低的热导率。炭气凝胶材料在真空或惰性氛围下耐温性最高可达3000℃,2000℃下热导率低至0.601W·m-1·K-1,密度可调,但是该材料在有氧氛围下容易发生烧蚀,这需要通过涂覆某些抗氧化性涂层来加以有效解决。碳化物气凝胶材料目前研究较为匮乏,报道最多的是碳化硅气凝胶,但是也仅限于对该材料的制备与表征,而对于其热学性能方面的研究仍然较少。主要介绍了这三大类耐高温气凝胶隔热材料的研究进展,并对其未来的发展方向进行了展望。     

聚氨酯基气凝胶隔热材料研究进展

聚氨酯基气凝胶隔热材料是一类新型隔热材料。聚氨酯分子结构的可设计性和气凝胶独特纳米多孔三维网络结构的有机结合能使聚氨酯基气凝胶材料具有更好的隔热性能。本文介绍了聚氨酯气凝胶、聚脲气凝胶和聚氨酯增强无机物气凝胶材料的研究现状,重点介绍其在隔热性能方面的研究进展。     

聚酰亚胺气凝胶的制备及结构与性能研究进展

气凝胶是一种具有三维纳米多孔网络的固体材料，其孔隙中分布着气态介质。气凝胶具有低密度、高孔隙率和低热导率的特点，广泛应用于航空航天、电子通讯、阻燃隔热、储能、吸附、催化及传感等领域。文中调研了近年来聚酰亚胺气凝胶的相关研究进展，讨论了聚酰亚胺气凝胶的制备、结构与功能的关系等，指出未来发展聚酰亚胺气凝胶可以从提高力学强度、降低热导率方面入手，为聚酰亚胺气凝胶在隔热等领域中的应用提供参考。     

多孔陶瓷材料的研究进展

多孔陶瓷是一种新型功能材料,由于其具有气孔率高、耐高温、抗化学腐蚀、热稳定性好等优良性能,而被广泛应用于众多领域。本文总结了多孔陶瓷材料的分类方法和性能指标,介绍了多孔陶瓷的制备工艺和特点;并列举了多孔陶瓷在过滤器、催化剂载体、节能隔热材料、吸声材料和生物材料等方面的应用;最后展望了多孔陶瓷材料的发展前景。     

固含量对浆料浸渍法制备氧化铝陶瓷基复合材料结构与性能的影响EI

氧化铝纤维增强氧化铝陶瓷基复合材料具有耐高温、高强度、抗氧化等特点,在航空航天热结构材料方向具有广阔的应用前景。使用Nextel^(TM)610纤维布作为增强体,以浆料浸渍-模压成型工艺制备复合材料粗坯,经马弗炉一次高温烧结获得氧化铝陶瓷基复合材料。通过对纤维和基体的晶体结构、力学强度等性能随热处理温度变化的影响确定适合复合材料制备的温度范围。研究不同固含量浆料对复合材料力学性能和微观结构的影响。结果表明:Nextel^(TM)610/Al 2O 3陶瓷基复合材料的弯曲强度随着固含量的增大呈先增大后减小的变化趋势,当浆料固含量为60%(质量分数,下同)时,其弯曲强度最大,达到370.68 MPa。当固含量小于60%时,复合材料弯曲强度较低的原因是纤维束内的基体填充不足;当固含量增大至65%时,复合材料弯曲强度衰减原因是过多基体缺陷的产生和纤维-基体界面间结合增强,阻碍了纤维脱粘、拔出等增韧机制。     

固含量对浆料浸渍法制备氧化铝陶瓷基复合材料结构与性能的影响

氧化铝纤维增强氧化铝陶瓷基复合材料具有耐高温、高强度、抗氧化等特点，在航空航天热结构材料方向具有广阔的应用前景。使用Nextel^TM 610纤维布作为增强体，以浆料浸渍-模压成型工艺制备复合材料粗坯，经马弗炉一次高温烧结获得氧化铝陶瓷基复合材料。通过对纤维和基体的晶体结构、力学强度等性能随热处理温度变化的影响确定适合复合材料制备的温度范围。研究不同固含量浆料对复合材料力学性能和微观结构的影响。结果表明：Nextel^TM 610/Al₂O₃陶瓷基复合材料的弯曲强度随着固含量的增大呈先增大后减小的变化趋势，当浆料固含量为60%(质量分数，下同)时，其弯曲强度最大，达到370.68 MPa。当固含量小于60%时，复合材料弯曲强度较低的原因是纤维束内的基体填充不足；当固含量增大至65%时，复合材料弯曲强度衰减原因是过多基体缺陷的产生和纤维-基体界面间结合增强，阻碍了纤维脱粘、拔出等增韧机制。     

预测纤维增强气凝胶复合材料热导率的研究进展

SiO2气凝胶复合材料具有纳米尺度结构和极低热导率,作为隔热保温材料在航天航空、建筑和其他工业领域具有重要的科学和应用价值。根据纤维在气凝胶基体中的不同分布方式,概述了预测 SiO2气凝胶复合材料的气固耦合热导率的研究进展;基于纤维和气凝胶的消光系数的不同计算方法,概述了预测 SiO2气凝胶复合材料的辐射热导率的研究进展。并提出了纤维增强气凝胶复合材料体系存在的跨尺度、多物相、分级及相互耦合等仍需进一步解决的难题,结合最新发展的格子 Boltzmann 方法(LBM),指出了预测 SiO2气凝胶复合材料等效热导率的可能发展方向。     

先驱体浸渍-裂解法制备SiBN纤维增强SiBN陶瓷基复合材料

连续纤维增强氮化物陶瓷基复合材料是耐高温透波材料的主要发展方向,纤维是目前制约耐高温透波复合材料发展的关键,而SiBN陶瓷纤维是一种兼具耐高温、透波、承载的新型陶瓷纤维。以聚硅氮烷为陶瓷先驱体,以SiBN连续陶瓷纤维为增强体,采用先驱体浸渍-裂解法制备了SiBN陶瓷纤维增强SiBN陶瓷基复合材料,研究了复合材料的热膨胀特性、力学性能、断裂模式以及微观结构。结果表明:SiBN陶瓷纤维增强SiBN陶瓷基复合材料呈现明显的脆性断裂特征,复合材料的弯曲强度和拉伸强度分别为88.52 MPa和6.6 MPa,纤维的力学性能仍有待于提高。     

年产4000吨纳米多孔气凝胶隔热材料生产线

正一、项目名称年产4000吨纳米多孔气凝胶隔热材料生产线项目二、承建单位王益区招商局三、项目概况纳米多孔二氧化硅气凝胶隔热复合材料与常规隔热材料比较,具有隔热性能优越、耐高温性能良好、耐火焰烧穿性能独特、化学性能稳定、疏水性强、密度低、质量轻、隔音减震效果优良、产品形态柔性好、环保无毒等诸多优势,在国际上也只有美国、德国等少数几个国家具有生产能力。目前国内已突破技术瓶颈,该材料可广泛应用于航     

高强度—中密度纳米孔树脂基防隔热复合材料的制备与性能

针对新一代航天器长时防隔热-高气动剪切的防热需求,以杂化酚醛树脂为基体、纤维布/纤维网胎逐层针刺结构为增强体,通过溶胶-凝胶工艺,制备出一种中密度-高强度-防隔热一体化的纳米孔树脂基复合材料(IPC-90),系统研究了石英纤维(QF/IPC-90)和碳纤维(CF/IPC-90)对复合材料的微观结构、力学性能、静态隔热和烧蚀性能的影响,探讨了其在低-中-高温度下的烧蚀机制。结果表明：纤维布的引入使IPC-90具有优异的力学性能(拉伸曲强度>120 MPa,弯曲强度>90 MPa);纳米孔基体和纤维网胎的引入使IPC-90在中密度(～0.95 g/cm³)下具有较低的热导率(室温热导率依次为0.089 W/(m·K)和0.120 W/(m·K))。在1 000℃静态隔热试验中,两种材料均展现了较好的热稳定性和抗氧化性,其等效热导率分别为0.142 W/(m·K)和0.186 W/(m·K)。在2 000℃以下氧-丙烷烧蚀试验中,QF/IPC-90和CF/IPC-90的烧蚀主要由基体热解、炭化收缩引起,其1 600℃下的线烧蚀率依次为0.0208 mm/s和...     

宁波材料所在碳化硅复合材料绿色低成本技术研发方面取得进展

正先驱体转化碳化硅陶瓷基复合材料(CMCs)主要应用于制备具有耐高温、抗氧化、耐磨性好、热膨胀率小、导电导热性好、硬度高和耐腐蚀等优异性能的,并可近净尺寸成型的高性能陶瓷材料和纤维增强陶瓷基复合材料;目前已被广泛应用于高端科技与国防军事领域,如空间遥感成像光学系统轻量化支撑结构件、航空航天发动机热端部件、可重复     

氧化物/氧化物陶瓷基复合材料的研究进展

氧化物/氧化物陶瓷基复合材料(CMCs )具有很多优良的性能, 如高比强度、高比模量、优异的抗氧化性能等, 可应用于航空发动机燃烧室和尾喷管等热端部件。本文概述了氧化物/氧化物CMCs的增强纤维和陶瓷基体, 指出单晶氧化物纤维和莫来石陶瓷基体应用潜力较大; 从改善纤维/基体界面结合程度的角度出发, 综述了从界面相和多孔基体角度提高力学性能的方案; 分析了限制其应用的三个关键问题(缺口敏感度、蠕变容忍度和耐烧蚀性能), 最后对其未来发展进行了展望。     

宁波材料所在碳化硅先驱体制备技术方面取得进展

正碳化硅(SiC)纤维是继碳纤维之后开发的一种高性能陶瓷纤维,它具有高强度、高模量、耐化学腐蚀、耐高温、抗氧化、抗蠕变等性能。在应用方面,SiC纤维与陶瓷基体具有良好的兼容性,是重要的高性能陶瓷基复合材料的增强体。目前,SiC纤维增强的陶瓷基复合材料已被应用于航空航天发动机的耐热部件、可重复使用的运载器的热防护材料、高超音速运输推进系统、原子核反应堆材料等。此外,其还在高温烧结炉用的加热棒、冶金高温碳套、高速刹车盘、燃汽轮机热端部件、高温气体过滤和热交换器等领域具有应用价值。