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SiO₂纳米微孔绝热材料的制备和性能研究

作　者: 徐庭
导　师: 胡一晨
学　校: 华东理工大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: 纳米微孔绝热材料绝热性能红外遮光剂机械性能热稳定性能
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

Si02纳米微孔绝热材料具有体积密度低、气孔率高和导热系数低等特点,能被应用于冶金、化工、航天航空等隔热保温领域。本文分别以硅微粉和气相纳米Si02为主要原料,以红外遮光剂、玻璃纤维和氧化铝等为添加剂,通过干压制备Si02纳米微孔绝热材料。通过场发射扫描电镜分析、X-射线衍射分析、比表面积及孔隙度分析、傅里叶红外分析、背温实验和导热系数等分析等手段,对该绝热材料的物相及微观结构、绝热性能、机械性能和热稳定性能进行了研究,实验发现：(1)结合剂添加量、成型压力、煅烧温度、原料组成等因素的改变对硅质多孔陶瓷的体积密度和气孔率会产生一定的影响；通过对比发现气相Si02颗粒更适合用来制备纳米微孔绝热材料。(2)红外遮光剂的作用效果与其种类、粒径和添加量有关；在高温条件下,红外遮光剂能有效反射和散射部分红外辐射,降低材料的导热系数,800℃条件下试样在添加红外遮光剂前后的导热系数分别为0.172 W/(m.K)和0.045 W/(m.K)。(3)玻璃纤维能有效提高试样的耐压强度,降低试样在1000℃条件下的体积收缩率,但会增加试样在800℃下的体积收缩率,同时会削弱试样的绝热性能；纳米氧化铝能明显改善试样在1000℃条件下的热稳定性,减小体积收缩。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章前言  10-11
第2章文献综述  11-26
  2.1 绝热材料概述  11-15
    2.1.1 绝热材料的定义  11
    2.1.2 绝热材料的主要性能特点  11
    2.1.3 传热的三种基本方式  11-12
    2.1.4 结构类型及绝热机理  12-13
    2.1.5 绝热材料的应用现状  13-15
    2.1.6 绝热材料的发展趋势  15
  2.2 纳米微孔绝热材料简介  15-18
    2.2.1 超级绝热材料的概念及种类  15-16
    2.2.2 纳米微孔绝热材料的特征  16-18
    2.2.3 纳米微孔绝热材料绝热原理  18
  2.3 SiO_2纳米微孔绝热材料  18-24
    2.3.1 SiO_2气凝胶制备纳米微孔绝热材料研究现状  18-21
    2.3.2 气相SiO_2制备纳米微孔绝热材料的研究现状  21-23
    2.3.3 SiO_2纳米微孔绝热材料的应用  23-24
  2.4 选题及研究内容  24-26
    2.4.1 选题背景和目的  24
    2.4.2 研究的意义  24-25
    2.4.3 研究的主要内容  25-26
第3章实验  26-31
  3.1 实验原料与实验仪器  26-27
    3.1.1 实验原料  26
    3.1.2 实验仪器与设备  26-27
  3.2 工艺路线  27
  3.3 性能测试  27-31
    3.3.1 粒度分析  27-28
    3.3.2 体积密度、气孔率及烧结收缩率的测定  28
    3.3.3 耐压强度测试  28
    3.3.4 晶相分析  28-29
    3.3.5 热失重和差热分析  29
    3.3.6 有效消光系数分析  29
    3.3.7 导热系数及背温实验  29-30
    3.3.8 电子扫描电镜分析  30
    3.3.9 BET分析  30-31
第4章硅微粉制备硅质多孔陶瓷的工艺研究  31-38
  4.1 引言  31
  4.2 实验  31-32
    4.2.1 样品制备  31-32
    4.2.2 性能检测  32
  4.3 结果与讨论  32-37
    4.3.1 硅微粉性质分析  32-33
    4.3.2 结合剂的加入量对样品性能的影响  33-34
    4.3.3 成型压力对样品性能的影响  34-35
    4.3.4 煅烧温度对样品性能的影响  35-36
    4.3.5 原料组成对样品性能的影响  36-37
  4.4 小结  37-38
第5章 SiO_2纳米微孔绝热材料绝热性能的研究  38-49
  5.1 引言  38
  5.2 实验  38-39
    5.2.1 样品制备  38
    5.2.2 性能检测  38-39
  5.3 结果与讨论  39-47
    5.3.1 纳米SiO_2粉体的物相分析  39-40
    5.3.2 纳米SiO_2粉体的微观结构分析  40
    5.3.3 SiO_2纳米微孔绝热材料微观结构分析  40-42
    5.3.4 红外遮光剂的种类对绝热性能的影响  42-44
    5.3.5 红外遮光剂的粒径对绝热性能的影响  44-46
    5.3.6 红外遮光剂的加入量对绝热性能的影响  46
    5.3.7 导热系数分析  46-47
  5.4 小结  47-49
第6章玻璃纤维及氧化铝对SiO_2纳米微孔绝热材料性能的影响  49-58
  6.1 引言  49
  6.2 实验  49-50
    6.2.1 样品制备  49-50
    6.2.2 性能检测  50
  6.3 结果与讨论  50-57
    6.3.1 微观形貌分析  50-51
    6.3.2 玻璃纤维对SiO_2纳米微孔绝热材料性能的影响  51-54
    6.3.3 氧化铝对SiO_2纳米微孔绝热材料性能的影响  54-57
  6.4 小结  57-58
第7章结论  58-60
参考文献  60-65
致谢  65

SiO2纳米微孔绝热材料的制备和性能研究

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