纳米隔热材料的孔隙结构特征与气体热传输特性

为研究纳米隔热材料孔隙结构内部的气体热传输特性,采用溶胶—凝胶工艺结合超临界干燥技术,制备了一系列具有不同孔隙结构特征的样品,通过热导率、氮气吸-脱附和真密度测试,全面、准确获取了其孔隙结构信息,并专门、系统研究了孔隙结构特征与气体热传输特性之间的关系.研究结果表明:与气相贡献热导率相对应,材料具有双尺度孔隙结构特征,并且当大孔隙尺度不及小孔隙的10倍时,可进一步等效为单尺度孔隙.考虑气固耦合传热的本征气相贡献热导率随孔隙尺度的增大而升高,与气相热导率变化类似且成一定的比例关系,孔隙尺度小于200 nm和大于500 nm时的比例系数分别为2.0和1.5,200～500 nm时则为2.0～1.5.当大、小孔隙尺度的比值不超过10时,或者这一比值为100～1000且大孔隙含量低于10％时,气相贡献热导率随环境气压的降低依次呈现快速下降、缓慢下降和无变化三个阶段;当这一比值超过3000时,即使大孔隙含量很低(不超过10％),气相贡献热导率也会依次呈现快速下降、缓慢下降、快速下降和无变化四个阶段.