纤维增强SiO2气凝胶隔热复合材料的制备及其性能

将无机陶瓷纤维与SiO2溶胶混合,经超临界干燥制备了SiO2气凝胶隔热复合材料。SiO2气凝胶纤细的骨架颗粒减少了固态热传导,纳米级孔减少了气体热传导和对流传热,同时无机陶瓷纤维减少了辐射传热。SiO2气凝胶复合材料具有良好的隔热性能,其200℃和800℃的热导率分别为0.017W/m.K和0.042W/m.K。纤维的加入提供了力学支撑,高温处理增强了气凝胶骨架强度,材料在常温和高温下均具有良好的力学性能,其常温的拉伸、弯曲和抗压强度分别为1.44MPa、1.31MPa和0.98MPa(10%应变),800℃的拉伸、弯曲和抗压强度分别为1.95MPa、1.80MPa和1.42MPa(10%应变)。     

SiO2气凝胶复合短切莫来石纤维多孔骨架复合材料的制备及性能

将短切莫来石纤维、硅溶胶、B4C粉,经过1260℃烧结制备多孔骨架,以正硅酸乙酯、去离子水和乙醇配制SiO2溶胶,并将多孔骨架与SiO2溶胶浸渍,经过超临界干燥制备SiO2气凝胶复合的莫来石隔热瓦.通过热重和差热分析、X射线能谱分析,表明B4C在700℃～900℃时发生氧化,生成B2O3将短切纤维粘接到一起,莫来石多孔骨架在1500℃以下稳定存在.具有纳米级孔洞结构的SiO2气凝胶填充了多孔骨架的微米级孔洞,隔热瓦的热导率在200℃、500℃、800℃、1000℃分别下降了44.3%、33.8%、34.6%、29.5%.此外,SiO2气凝胶的复合使得抗弯和抗压强度分别提高了50%和40%.     

二氧化硅气凝胶隔热复合材料的性能及其瞬态传热模拟

高马赫数、新型航天飞行器承载严重的气动加热环境,其隔热材料的性能与传热计算对飞行器热防护结构的优化和预测具有一定的指导意义.研究了二氧化硅气凝胶隔热复合材料的结构与性能,并进行了瞬态传热模拟.结果表明复合材料热导率仅为0.018W/m·K,瞬态传热模拟结果与考核测试值吻合,为预测和优化隔热材料提供了一定的依据.     

溶胶—凝胶法合成氧化铝—氧化硅纳米粉

以AlCl3*6H2O和(CH2)6N4为原料,用溶胶-凝胶法合成出比表面积为189.6m2/g的γ相氧化铝粉,平均粒径约为9nm.以铝溶胶和硅溶胶为原料,用溶胶-凝胶法合成出反应活性高的Al2O3-SiO2复合粉体.该粉体在1300℃煅烧后转变为莫来石.     

SiO_2气凝胶对有机硅涂层耐高温与隔热性能改性研究

SiO_2气凝胶是一种具有三维空间网络结构的新型纳米材料,具有低密度、低导热系数以及耐高温和耐老化等性能。以SiO_2气凝胶为填料,将其添加到有机硅涂层中,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外变换光谱仪(FT-IR)等仪器,研究SiO_2气凝胶质量分数为1%,5%和10%时,各涂层加热到200,400,700℃时表面形貌、物相结构和表面基团变化情况,同时对各涂层添加不同质量分数SiO_2气凝胶后的耐高温和隔热性能进行研究。结果表明:随SiO_2气凝胶质量分数的增加,涂层耐高温性能提升,SiO_2气凝胶质量分数为10%时,涂层能在700℃高温下保持良好的性能;隔热性能也随SiO_2气凝胶质量分数的增加逐渐增强,与未添加SiO_2气凝胶的涂层相比,其最大温差可达11.2℃;同时,从XRD和FT-IR分析结果可知,随着温度的升高,涂层中的有机物逐渐分解,SiO_2和Al的结晶度逐渐提高,Si—O—Si特征峰强度提高最为明显。     

TiO_2/ACF复合光催化材料的制备及性能

用适宜载体将粉体材料固定是提高光催化材料稳定性的关键。采用溶胶-凝胶法,以钛酸丁酯为原料,选取活性炭纤维(ACF)为载体,制备了TiO2/ACF复合光催化材料。利用X射线衍射仪(XRD)、热分析仪(DSC-TG)和扫描电子显微镜(SEM)等测试技术对复合光催化材料的结构进行了表征分析。在紫外光照射下,通过对甲醛气体的光催化降解,考察了煅烧温度、煅烧时间、负载次数和负载时间等不同制备条件对复合光催化材料结构和性能的影响,结果表明:当煅烧温度为400℃,煅烧时间为2h,负载3次,负载时间为6min制备的TiO2/ACF光催化性能最佳。     

金属/SiO2复合气凝胶催化剂对一氧化碳氧化的催化

采用溶胶－凝胶法和超临界干燥法制备了Ｃｕ／ＳｉＯ２ 和Ｃｏ／ＳｉＯ２ 气凝胶催化剂， 对其结构和形貌进行了ＸＲＤ、ＴＥＭ 和比表面分析， 并考察了其对ＣＯ氧化的催化性能。实验结果表明， 制得的Ｃｕ／ＳｉＯ２ 和Ｃｏ／ＳｉＯ２ 气凝胶催化剂均保留了气凝胶的纳米网络和高比表面积， 活性组份均匀地分散在纳米级二氧化硅气凝胶载体中， 对ＣＯ的氧化均表现出高的催化活性。     

常压干燥制备疏水SiO2气凝胶

以聚二乙氧基硅氧烷(PDEOS)为原料,用甲基三乙氧基硅烷(MTES)对制得的醇凝胶进行表面改性,经乙醇和正己烷洗涤,在常压条件下干燥后得到疏水二氧化硅气凝胶.研究表明溶胶-凝胶体系中各组分的最佳配比为C2H5OH∶PDEOS∶HF∶H2O=20∶10∶3∶0.5(重量比);当MTES/ PDEOS(重量比)大于1.2时,经表面改性的疏水二氧化硅气凝胶与水的接触角大于110°,其密度和比表面积分别在125～160kg/m3和560～900m2/g范围.     

Ni-Zn铁氧体粉末的溶胶-凝胶合成及微波性能

以硝酸铁、硝酸镍、硝酸锌、柠檬酸和氨水为原料,用溶胶-凝胶法合成了不同组成的Ni-Zn铁氧体粉末。利用热分析、X射线衍射等手段研究了干凝胶热分解行为。利用网络分析仪对铁氧体粉末的电磁性能进行了表征,考察了铁氧体的组成与其电磁性能之间的关系。结果表明,溶胶-凝胶法合成的铁氧体粉末的μ″值随测试频率的提高和Ni-Zn铁氧体中锌含量的增加而减小。     

溶胶—凝胶法制备SiO2气凝胶薄膜溶胶粘度的研究

用低介电常数介质薄膜代替传统的SiO2薄膜是减小ULSI中互连延迟、串扰和能耗的有效方法.SiO2气凝胶薄膜因具有低介电常数、低密度、高热稳定性等性能而成为ULSI中金属间介质的理想材料.以正硅酸乙酯为原料,采用酸/碱两步溶胶-凝胶法结合匀胶和超临界干燥等工艺在硅片上成功制备了SiO2气凝胶薄膜.研究了不同配比的SiO2溶胶粘度随时间的变化;确定了适于匀胶的溶胶的粘度范围为9～15mPa*s;发现溶胶粘度在9～15mPa*s的时间随溶剂异丙醇(IPA)用量的增加和NH4OH的减少而延长.     

水喷淋对建筑外立面火灾烟气向室内蔓延控制的研究

高层建筑外保温材料发生火灾后,研究着火层房间内的自动喷水灭火系统对火灾烟气向室内蔓延的控制效果,为高层建筑性能化防火设计提供理论支持。运用火灾动力学软件FDS模拟高层建筑外保温材料火灾,对比分析在不同喷射位置的自动喷水灭火系统作用下的室内平均CO浓度和温度等烟气特性参数。综合比较发现,将喷头置于窗上方向下喷淋能有效地降低室内平均CO浓度和平均温度。对于由高层建筑外保温材料引起的火灾,室内自动喷水灭火系统喷头相对于窗户的位置决定其对火灾烟气蔓延控制的效果。     

界面热阻对金刚石/银复合材料导热率的影响

研究了金刚石／银复合材料的导热率与金刚石的含量、粒度等之间的关系,着重讨论了界面热阻对复合材料导热率的影响。并阐述了金刚石表面镀钛,能有效改善金刚石对银的润湿性,降低界面热阻,从而提高金刚石／银复合材料的导热率。     

建筑外保温系统消防安全问题及对策研究

近年来,我国与建筑外保温系统有关的火灾事故频发,引起了社会对建筑外保温系统及外保温材料防火问题的高度关注。在对常见建筑外保温材料的性能特点及外保温系统的做法进行归纳总结的基础上,分析了相关火灾危险性;针对存在的消防安全问题,从完善法规体系、促进新技术应用、加强政府监管、整治现有火灾隐患以及应急救援准备等方面提出了加强建筑外保温系统消防工作的对策。     

聚氨酯硬泡保温材料阻燃技术

推广聚氨酯硬泡材料作为传统建筑保温材料的替代品,是我国实现建筑节能的一个重要途径,而聚氨酯材料在生产、施工和使用中的火灾事故屡有发生。介绍了聚氨酯硬泡材料的成分、燃烧特性,阐述了聚氨酯材料的阻燃处理方法,探讨了聚氨酯材料在生产、施工和使用中的防火措施。     

Effect of organo-modified montmorillonite nanoclay on mechanical,thermal and ablation behavior of carbon fiber/phenolic resin composites

The mechanical, thermal and ablation properties of carbon phenolic (C-Ph) composites (Type-I) rein-forced with different weight percentages of organo-modified montmorillonite (o-MMT) nanoclay have been studied experimentally. Ball milling was used to disperse different weight (wt) percentages (0, 1,2,4,6 wt.％) of nanoclay into phenolic resin. Viscosity changes to resin due to nanoclay was studied. On the other hand, nanoclay added phenolic matrix composites (Type-II) were prepared to study the dispersion of nanoclay in phenolic matrix by small angle X-ray scattering and thermal stability changes to the matrix by thermogravimetric analyser (TGA). This data was used to understand the mechanical, thermal and ablation properties of Type-I composites. Inter laminar shear strength (ILSS), flexural strength and flexural modulus of Type I composites increased by about 29％, 12％and 7％respectively at 2 wt.％ addition of nanoclay beyond which these properties decreased. This was attributed to reduced fiber volume fraction (％Vf) of Type-I composites due to nanoclay addition at such high loadings. Mass ablation rate of Type-I composites was evaluated using oxy acetylene torch test at low heat flux (125 W/cm2) and high heat flux levels (500 W/cm2). Mass ablation rates have increased at both flux levels marginally up to 2 wt.％ addition of nanoclay beyond which it has increased significantly. This is in contrast to increased thermal stability observed for Type-I and Type-Ⅱ composites up to 2 wt.％addition of nanoclay. Increased ablation rates due to nanoclay addition was attributed to higher insulation effi-ciency of nanolcay, which accumulates more heat energy in limited area behind the ablation front and self-propagating ablation mechanisms triggered by thermal decomposition of organic part of nanoclay.     

Design of infrared camouflage cloak for underground silos

The temperature difference between the exposed surface of an underground silo and the surrounding soil surface is significant, which means a silo can be easily found by infrared detection. We designed an infrared camouflage cloak consisting of an imitative layer and an insulation layer for the silos. The imitative layer is used to imitate the thermal response of the soil to the surrounding environment. The insulation layer is used to weaken the impact of the internal temperature field of the silo on the lower boundary of the imitative layer. A silo model including surrounding soil and a soil model without silo were established, and the influences of the material and thickness of each layer on the infrared camouflage effect were analyzed. The results show that when using a silicone rubber containing alumina powder with a volume fraction of 3.18% as the imitative material, its thermal inertia is in consistent with that of the soil. Meanwhile, it was found that the thickness of the imitative layer doesn’t need to be greater than its thermal penetration depth to achieve the infrared camouflage, and the absence of the insulation layer will cause hot spots on the silo surface in winter to weaken the camouflage effect. The optimized thicknesses of the imitative layer and the insulation layer are 22 cm and 4 cm respectively. The simulations indicate that with the application of the cloak, the maximum value of the absolute values of the temperature differences between the average temperatures of the silo surface and the surrounding soil surface temperatures drops from 1.59 °C to 0.31 °C in summer and from 1.92 °C to 0.21 °C in winter. This designed cloak can achieve an all-weather and full-time passive infrared camouflage.     

盖板式陶瓷热防护系统的传热性能优化

针对高超声速飞行器对盖板式陶瓷热防护系统的迫切需求,建立了热防护系统结构瞬态传热模型;并研究了防隔热层的物性参数,厚度尺寸,相变层的种类、位置等因素对热防护系统结构传热性能的影响。结果表明,隔热层物性参数及厚度尺寸对热防护系统结构传热性能具有决定性影响,而防热层的物性参数及厚度尺寸几乎不产生影响。相变材料的引入能够明显改善热防护系统结构的传热性能。调整和优化相变层位置是改善热防护系统结构传热性能、降低结构厚度的一个有效途径。隔热层厚度的优化结果可为热防护系统结构设计提供一定的参考和依据。     

岩棉板增强网薄抹灰外墙外保温系统研究

岩棉板是一种优质高效的外墙外保温材料,它具有良好的保温隔热、吸声、隔声性能,是目前世界上应用范围最广的外墙外保温材料。但是,由于我国前期生产的岩棉板有抗剥离强度小、吸水性大等缺点,从而影响了其在外保温中的推广应用。本研究采用的技术是选用优质高强度岩棉板,采用先进的增强网锚固技术、现浇技术及外保护沙浆抗裂技术,成功地解决了目前国内岩棉板在建筑外墙外保温中应用的技术问题。