耐高温二氧化硅气凝胶复合材料制备及其导热研究

以二氧化硅溶胶为前驱体,利用树脂转移模塑成型(Resin transfer molding,RTM)工艺制备了二氧化硅气凝胶复合材料.对制备的气凝胶复合材料进行了结构表征;对气凝胶复合材料的隔热性能和耐高温性能进行了试验考核,结果显示,20 mm厚材料经过900℃、1000 s的石英灯考核后背温为186℃,材料经过1100℃、1000 s的马弗炉试验后线收缩率为1.2％,该气凝胶复合材料具有优良的隔热性能和耐高温性能.研究了温度对气凝胶复合材料导热的影响,结果表明,气凝胶复合材料的导热系数随温度的升高逐渐增大,900℃导热系数为室温的5倍.研究了气体环境对气凝胶复合材料导热的影响,发现氮气环境下气凝胶复合材料的导热系数随温度的变化与空气环境基本相同.     

纳米SiO2气凝胶的制备及保温隔热性应用研究进展

从SiO_2气凝胶的隔热机理出发,归纳了降低其导热系数的有效途径,概述了在溶胶-凝胶过程中硅源的甄选原则及开发趋势,总结了当前常用湿凝胶干燥工艺的优缺点并提出改进方法,着重介绍了当前保温隔热领域SiO_2气凝胶复合材料的种类及应用现状,最后对SiO_2气凝胶材料的发展前景进行了展望。     

新型耐高温多层隔热结构研究

为了改善传统应用的多层隔热材料的耐温及隔热效果等性能,以耐高温硅酸铝纤维纸和石英纤维网为基体材料,疏水性SiO2气凝胶颗粒为隔热填料,采用粘结工艺制备了新型耐高温多层隔热结构.采用石英灯阵列光电加热装置测试该结构冷面温度随时间的变化情况,采用PBD-02P平板导热仪测试各个指定温度下的导热系数,采用扫描电镜表征胶层的微观形貌.研究改变疏水性SiO2气凝胶颗粒添加量对导热系数的影响,结果表明,当疏水性SiO2气凝胶颗粒与耐高温胶粘剂质量比为2∶40时制备出的试样具有最低导热系数.这种新型耐高温多层隔热结构最高使用温度可达1000℃,平均密度小于0.25g/cm3,热面温度为1000℃时最佳配比试样的导热系数仅为0.080W/(m·K).该结构优异的综合性能能够很好地应用于航空航天隔热领域.     

无机纤维毡／SiO2气凝胶隔热材料的制备及性能

以无机纤维毡为增强材料,正硅酸乙酯为硅源,采用溶胶一凝胶技术制备了无机纤维毡／Si02气凝胶隔热材料。研究了无机纤维毡的类型、密度等因素对复合材料的影响。结果表明：无机纤维毡／siO2气凝胶复合材料的隔热性能优,导热系数仅略高于纯Si02气凝胶,强度则有显著提高。     

纸瓦楞-蜂窝复合夹层结构的跌落冲击缓冲性能研究

针对纸瓦楞与纸蜂窝的复合夹层结构在跌落冲击动态压缩条件下的缓冲防护性能,研究了纸蜂窝厚度对单面、双面复合形式的冲击加速度响应、变形特征和缓冲吸能特性的影响规律。结果表明,瓦楞夹层先压溃,其次是蜂窝夹层,而且较大的蜂窝厚度会引起纸蜂窝芯层的次坍塌行为。在相同冲击质量或冲击能量条件下,同一蜂窝厚度的单面复合夹层结构的单位体积吸能、比吸能和行程利用率较双面复合结构分别增加了7.94%、28.34%和8.47%,但总吸能较于双面复合结构降低了16.12%,单面复合夹层结构的缓冲吸能特性优于双面复合夹层结构,而双面复合夹层结构的抗冲击性能优于单面复合夹层结构。对于纸蜂窝厚度10 mm、15 mm、20 mm和25 mm的复合夹层结构,低冲击能量作用下蜂窝厚度的增加降低了结构的缓冲吸能特性,高冲击能量作用下蜂窝厚度的增加提高能量吸收能力。纸蜂窝厚度10 mm、15 mm、20 mm和25 mm的复合夹层结构的比吸能、单位体积吸能和行程利用率是蜂窝厚度70 mm的复合夹层结构的1 倍~3 倍,较低厚度的纸蜂窝更有利于复合夹层结构的缓冲吸能。     

SiO2气凝胶隔热保温包装材料的制备及其性能研究

为了提高包装材料隔热保温性能,以SiO2气凝胶(SA,silica aerogel)为改性剂,对低密度聚乙烯(LDPE,low density polyethylene)进行改性,采用共混流延法制备了具有优异隔热保温性能包装薄膜.研究了不同浓度Si O 2气凝胶对薄膜的力学性能、阻隔性能、亲疏水性能、热稳定性、导热系数...     

二氧化硅气凝胶的生产及应用现状

二氧化硅(SiO2)气凝胶是一种防火隔热性能非常优秀的轻质纳米多孔非晶固体材料,具有低密度、低导热系数、高孔隙率、高比表面积等优异性能,在管道保温隔热、隔热涂料、节能玻璃、管道防腐、吸附催化等领域具有广泛的应用前景.SiO2气凝胶的孔隙率高达80％～99.8％,孔洞的典型尺寸为1～100nm,比表面积为200～1 00...     

纸蜂窝夹层板主共振频率的影响因素

目的 研究芯层结构因素和静应力因素对纸蜂窝夹层板-质量系统主共振频率的影响。方法 采用正弦振动试验测试纸蜂窝夹层板-质量系统的振动传递特性,分析不同静应力作用下不同蜂窝芯的纸蜂窝夹层板-质量系统的主共振频率变化规律。结果 纸蜂窝夹层板-质量系统的主共振频率在150~350 Hz之间;蜂窝芯结构及芯层材料影响纸蜂窝夹层板的刚性,从而影响系统的主共振频率;载荷质量变化引起静应力的变化,也会影响系统的主共振频率。主共振频率均随蜂窝胞元边长、纸板厚度、芯纸定量及静应力的增大而降低。结论 可为纸蜂窝夹层板的振动传递特性研究提供基础,有助于不同材质蜂窝夹层板的优化设计。     

氧化硅气凝胶隔热复合材料研究进展

氧化硅气凝胶由于纤细的纳米结构,具有极低的热导率,是一种新型轻质保温隔热的理想材料。但其力学性能和高温遮挡红外辐射能力差限制了气凝胶在该领域的应用。通过添加增强体和遮光剂研制气凝胶隔热复合材料是主要的解决方法。本文综述了近年来气凝胶隔热复合材料的制备方法,重点分析了气凝胶复合材料在力学性能和隔热性能方面的研究进展,并指出了存在的问题,对今后的研究提出了展望。     

基于蜂窝纸箱的防冻包装保温性能分析

目的 考虑到寒冷地区的低温气候以及多数温敏产品在2～8℃的保温要求，研究环保型蜂窝纸箱的保温性能及影响因素，以提供合理的防冻包装方案。方法 首先，对防冻保温箱进行有限元建模，实验测试蜂窝纸板等不同材料的表面辐射率和导热系数，分析蜂窝纸板厚度、孔径等因素对其导热系数的影响规律。最后，通过仿真和试验对比的方法，分析厚度以及内附材料对蜂窝纸箱保温性能的影响。结果 蜂窝纸板表面辐射率为0.81，导热系数随蜂窝纸板厚度和孔径的增加而略有降低，通过仿真和试验的对比，蜂窝纸板内附气泡膜相较于没有内附材料的防冻时长提升了9%，而内附反射箔的防冻时长仅提升了1%。结论 蜂窝纸箱在冷链物流领域可以替代传统泡沫材料，为冷链物流的可持续发展提供替代包装方案。     

碳纤维铝蜂窝夹芯复合结构隔声性能研究

铝蜂窝夹芯复合结构在航空工业、高速列车及汽车车体中得到越来越多的应用,其隔声性能对车内及机舱噪声有重要影响。建立了碳纤维铝蜂窝夹芯复合结构有限单元模型,用有限单元法计算了结构在声载荷激励下的响应,并计算分析了复合结构的隔声性能,分析了碳纤维复合面板厚度、面板层数、铺设角度、铝蜂窝芯层的厚度、铝蜂窝壁厚对隔声性能的影响。研究结果表明,面板采用碳纤维复合结构时,在小于1 000 Hz的低频段,相同面板厚度的铝蜂窝复合结构隔声性能比全铝合金材料的铝蜂窝夹芯复合结构有所降低,而且在高频段会出现隔声量更低的隔声低谷;相较于铝合金面板,复合结构的面板采用碳纤维复合材料时,能够实现整体结构轻量化也提高复合结构的隔声性能;各层之间按相对90°铺设时复合结构隔声性能最好;随着面板厚度的增加复合结构隔声性能增加,面板层总厚度不变的情况下,单层面板或者过多的层数都会使复合结构隔声性能降低。     

明胶鸟弹撞击复合材料蜂窝夹芯板试验

开展明胶鸟弹撞击复合材料蜂窝夹芯板试验,研究夹芯结构在软体高速冲击下的损伤形式,分析相关因素对结构动态响应结果的影响。通过CT扫描对复合材料蜂窝夹芯板内部进行检测可知,面板出现分层、基体开裂、纤维断裂、凹陷、向胞内屈曲等损伤形式,蜂窝芯出现芯材压溃、与面板脱粘的损伤形式;分析复合材料蜂窝夹芯板后面板的动态变形过程及撞击中心处位移-时间数据可知,复合材料蜂窝夹芯板在撞击过程中出现由全局弯曲变形主导和局部变形主导的两种变形模式;通过对比不同工况下的复合材料蜂窝夹芯板损伤程度可知,复合材料蜂窝夹芯板损伤程度随鸟弹撞击速度的增加而增大;蜂窝芯高度为10 mm的复合材料蜂窝夹芯板较蜂窝芯高度为5 mm的复合材料蜂窝夹芯板的损伤程度大;初始动能较大的球形鸟弹较圆柱形鸟弹对复合材料蜂窝夹芯板造成的冲击损伤程度更大。      

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。     

等腰梯形蜂窝芯玻璃钢夹芯板的热性能

为研究等腰梯形蜂窝芯玻璃钢夹芯板传热机制,利用导热仪对夹芯板的传热性能进行了实验测试与模拟研究。结果表明:夹芯板稳态导热系数模拟结果与Swann and Pittman经验公式的计算结果相吻合,验证了数值计算胞体平面模型的合理性;Part2为夹芯板稳态传热的主要构件,Part2胞壁厚度与边长对夹芯板导热系数有显著影响,Part2高度、Part1与Part3厚度及面板厚度对夹芯板导热系数的影响偏弱;同时,若仅需降低夹芯板的导热系数,而忽略对夹芯板静力学性能要求,应该更换蜂窝芯层材料;若需夹芯板同时满足隔热性能与静力学性能,多层蜂窝芯夹芯板是很好的选择。      

新型环保纸蜂窝夹芯复合材料研究

目的依据包装缓冲设计及动力学理论分析新型环保纸蜂窝夹芯板的最佳厚度。方法通过平压实验、弯曲实验、抗冲击实验和单点吊挂实验分析蜂窝纸板的各项力学性能。结果平压实验时,压溃过程呈先后顺序,其压力-位移曲线呈双峰形态。在复合材料中间部位施加压力时,压力可达板自重的0.75倍以上,70~110 mm厚的板均能承受30 kg的大软体冲击(冲击高度为500 mm),满足墙体抗冲击性能标准;厚度小于90 mm的墙板,其损坏情况为孔洞周围石膏板被压溃,表现为轻微损伤;厚度大于90 mm的墙板,其力学性能良好。结论墙板的最佳厚度为90 mm。     

Design of the composite sandwich panel of the hot pad for the bonding of large area adhesive films

A light-weight hot pad system for curing large area adhesive films for the secondary barrier of cryogenic cargo containments of Liquefied Natural Gas (LNG) has been developed with a composite sandwich panel.In order to apply uniform pressure to the adhesive on unlevel insulation panels and to obtain an adequate adhesive thickness, a flexible stainless steel foil heater supported by a butyl rubber air pressure bag has been utilized for the lower part of the hot pad system, and a temperature controller provides reliable curing of the adhesive. To decrease the weight of the hot pad system and mitigate heat loss through the pad, the upper part of the hot pad system has been built with a composite sandwich panel composed of glass fiber epoxy composite face, polystyrene (PS) and polyvinyl chloride (PVC) foam cores with low thermal conductivity.Through finite element analysis and experimentation on hot pad systems, a light-weight hot pad system that is able to cure a 0.3 m by 3.5 m area has been developed with an autoclave cure quality.     

Assessment of technical and environmental performances of wheat‐based foams in thermal packaging applications

This paper presents an assessment of the technical and environmental performance of a wheat‐based foam (WBF) and bio‐composite for shipping chilled products. The thermal conductivity of the WBF was found to be higher than that of polyurethane foams commonly used in high‐value insulation packaging, but close to that of low‐density (expanded polystyrene) EPS foams and significantly lower than that of polyethylene (PE) foams, which are typically used in thermal packaging of foods. The insulation performance of a simple cool box constructed from both the WBF and EPS sandwich panels without the use of any refrigerant was studied experimentally. The comparison demonstrated that the performance of the WBF cool box was comparable to that of the EPS counterpart. Two industrial case studies were conducted on WBF cool boxes with refrigerants in comparison with PE or EPS counterparts. The WBF cool boxes had comparable thermal performance to the EPS and PE counterparts on the basis of identical foam thickness. The performance of the WBF cool boxes was also simulated with finite element (FE) modelling. Good agreement was achieved between experimental data and the FE prediction. The model was then used to assist cool box design. WBF cool boxes made from renewable raw materials are inherently biodegradable and may be used as an alternative to those based on polymer foams in thermal packaging applications. Life‐cycle assessment (LCA) was used to investigate environmental profiles of cool boxes made with WBF, EPS and PE foams. The WBF cool boxes offer substantially lower global warming and abiotic depletion potentials than equivalent cool boxes made from petrochemical foams. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

泡沫铝夹层结构复合材料低速冲击性能

以泡沫铝为夹芯材料,玄武岩纤维(BF)和超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)复合材料为面板,制备夹层结构复合材料。研究纤维类型、铺层结构和芯材厚度对泡沫铝夹层结构复合材料冲击性能和损伤模式的影响规律,并与铝蜂窝夹层结构复合材料性能进行对比分析。结果表明:BF/泡沫铝夹层结构比UHMWPE/泡沫铝夹层结构具有更大的冲击破坏载荷,但冲击位移和吸收能量较小。BF和UHMWPE两种纤维的分层混杂设计比叠加混杂具有更高的冲击破坏载荷和吸收能量。随着泡沫铝厚度的增加,夹层结构复合材料的冲击破坏载荷降低,破坏吸收能量增大。泡沫铝夹层结构比铝蜂窝夹层结构具有更高的冲击破坏载荷,但冲击破坏吸收能量较小;泡沫铝芯材以冲击部位的碎裂为主要失效形式,铝蜂窝芯材整体压缩破坏明显。     

Design of the composite sandwich panel of the hot pad for the bonding of large area adhesive films

A light-weight hot pad system for curing large area adhesive films for the secondary barrier of cryogenic cargo containments of Liquefied Natural Gas (LNG) has been developed with a composite sandwich panel.In order to apply uniform pressure to the adhesive on unlevel insulation panels and to obtain an adequate adhesive thickness, a flexible stainless steel foil heater supported by a butyl rubber air pressure bag has been utilized for the lower part of the hot pad system, and a temperature controller provides reliable curing of the adhesive. To decrease the weight of the hot pad system and mitigate heat loss through the pad, the upper part of the hot pad system has been built with a composite sandwich panel composed of glass fiber epoxy composite face, polystyrene (PS) and polyvinyl chloride (PVC) foam cores with low thermal conductivity.Through finite element analysis and experimentation on hot pad systems, a light-weight hot pad system that is able to cure a 0.3 m by 3.5 m area has been developed with an autoclave cure quality.