納米多孔氣凝膠復(fù)合柔性隔熱薄膜的制備與熱學(xué)特性研究.pdf

1、Al/PI(聚酰亞胺塑料)/納米多孔氣凝膠體系是一種全新設(shè)計(jì)的柔性復(fù)合隔熱膜系，可廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域的隔熱防護(hù)。本學(xué)位論文以氣凝膠納米復(fù)合隔熱膜研究為主線，涉及到該隔熱系統(tǒng)相關(guān)材料的選取、制備、傳熱過程的計(jì)算和材料的熱測(cè)試。首先從傳熱理論上分析了這種膜系結(jié)構(gòu)隔熱的可行性，并就組成該膜系的三種材料分別進(jìn)行了制備及相關(guān)性能測(cè)試研究。還對(duì)上述體系進(jìn)行了傳熱模擬計(jì)算和隔熱效果實(shí)驗(yàn)研究，兩者能很好的吻合，該結(jié)果同時(shí)也表明Al/PI/納米多

2、孔氣凝膠體系能很好地實(shí)現(xiàn)高溫環(huán)境中的隔熱。按章節(jié)順序，分別研究了如下內(nèi)容：系統(tǒng)研究了TOES體系的sol-gel過程。并采用TOES作為硅源，在常壓下干燥制備出二氧化硅氣凝膠塊體和顆粒。對(duì)常壓條件下的表面修飾化學(xué)行為進(jìn)行了初步探討。該法避免使用昂貴的超臨界干燥技術(shù)，有利于氣凝膠的大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。用化學(xué)表面修飾的方法研究了氣凝膠薄膜。通過在溶劑的飽和氣氛中老化，得到了孔洞率大于75％的凝膠薄膜，也就是氣凝膠薄膜。最后還考察了不

3、同的前驅(qū)體對(duì)氣凝膠結(jié)果性能的影響。指出選用富含硅甲基的硅氧烷作為前驅(qū)體更容易得到疏水性良好的凝膠產(chǎn)物。用熱分析和FTIR分析對(duì)復(fù)合膜中PI耐熱塑料熱穩(wěn)定性進(jìn)行了測(cè)試。分析結(jié)果表明PI作為復(fù)合隔熱體系是可行的。研究了有機(jī)硅耐熱樹脂和由此得到的耐熱涂料。以有機(jī)硅樹脂為粘結(jié)劑，并充填氣凝膠粉體，添加分散劑等助劑配制了一種新型的隔熱涂料。用刷涂和涂布等工藝涂覆成膜，膜層性能良好，和PI基底附著良好。研究了整個(gè)系統(tǒng)的隔熱性能。用卷繞

4、式真空鍍膜設(shè)備鍍Al膜，并探討了金屬反射層對(duì)隔熱性能的影響。用薄膜光學(xué)的理論計(jì)算了作為反射層Al膜的最佳厚度。對(duì)復(fù)合薄膜體系的隔熱傳熱進(jìn)行了分析，特別是分析了熱流在氣凝膠這種特殊結(jié)構(gòu)的材料中的傳遞，并給出了相應(yīng)的隔熱對(duì)策。首次用數(shù)值計(jì)算的方法定量分析了體系的隔熱效果。有限差分法和集總參數(shù)法的計(jì)算結(jié)果表明：在500℃的環(huán)境中，要使得被包裹物體的溫度在5min內(nèi)不超過50℃，低熱導(dǎo)層的厚度必須要在1mm左右。探討了密度、溫度、氣