● 摘要
隔热材料是能够有效阻止热量传递的一类低密度材料。航天飞行器在飞行过程中要经受极为恶劣的气动加热环境，高效的轻质隔热材料是长时间飞行航天器必需的热防护材料。陶瓷纤维制品及其复合材料是高效隔热材料的一种，探索和研究此类材料有着重要的意义。本论文以石英纤维、莫来石纤维、氮化硼、淀粉、去离子水等为原料，经过共混、抽滤加压成型、干燥、烧结、后加工等工序制备了陶瓷瓦，研究了原料配比、烧结温度等对陶瓷瓦密度和性能的影响；以正硅酸乙酯、乙醇、去离子水为原料，盐酸、氨水为催化剂，经过两步催化的溶胶－凝胶工艺制备出了SiO2凝胶，考察了催化剂体系、温度对凝胶的影响；在以上研究基础上，以陶瓷瓦和短切纤维为增强体与SiO2气凝胶进行复合，并利用超临界干燥制备陶瓷瓦增强气凝胶和纤维增强气凝胶复合材料，研究了复合工艺对陶瓷瓦各种性能的影响，纤维分散、纤维含量、凝胶配比对纤维增强气凝胶热物理性能影响。借助扫描电镜、场发射扫描电镜、透射电镜和BET化学吸附仪对陶瓷瓦及SiO2气凝胶复合材料的微观结构、比表面积及孔径分布进行表征；通过红外光谱、X射线衍射、热失重等分析手段表征了气凝胶的组成及形态；通过热导率测试、石英灯热流背温试验、压缩强度测定、疏水性考察等表征了陶瓷瓦及复合材料的多种性能。以此为基础，对纳米隔热材料内部的传热机理进行了初步的探讨。 结果表明陶瓷瓦是一种由烧结纤维组成的多孔洞低密度材料，具有较好的热物理性能和力学性能；气凝胶具有多孔纳米结构，这种独特结构赋予陶瓷瓦增强气凝胶和短纤维增强气凝胶更低的热物理性能；复合之后陶瓷瓦的力学性能有所提高，并具有很好疏水性。总之，陶瓷瓦及气凝胶复合材料是一种高效轻质的隔热材料，本文良好的实验结果为进一步深入研究奠定了基础。