（3）纳米复合隔热材料等效热导率性能预测及实验测试.pdf

纳米复合隔热材料等效热导率性能预测及实验测试 负责人：何雅玲 联系人：何雅玲 联系电话：02982665445 Email：yalinghe@mail.xjtu.edu.cn 项目简介： 纳米多孔超级隔热材料例如二氧化硅气凝胶等，因其纳米尺度的 孔隙和骨架结构，而成为具有很低热导率的、性能优良的超级隔热材 料。 项目针对纳米多孔隔热材料的分形结构特点，提出了针对气凝胶 材料微观结构的交叉分形球杆结构模型，并在模型中考虑了尺度效应 对气相传热以及固相传热的影响。为增强气凝胶材料使用性能，纳米 多孔超级隔热材料中常常添加增强纤维及遮光剂颗粒等功能添加物， 基于颗粒、纤维的尺寸、形状及分布等基本形貌特征，发展了隔热材 料复杂结构的三维随机结构重构技术。并采用 Mie 辐射散射理论， 建立了颗粒与纤维的光谱辐射特性计算模型，同时应用 Rossland 扩 散近似模型，考虑了辐射传热对热量传递的增强作用；结合经典的多 相系统等效热导率计算公式，获得了气凝胶复合材料的辐射导热耦合 热导率计算模型。 本项目从纳米尺度的气凝胶多孔材料传热模型到微米尺度的气 凝胶复合隔热材料传热模型，建立了完整的纳米多孔复合隔热材料多 尺度多模式等效热导率预测方法并开发了相应的计算软件。通过与多 组纳米多孔复合隔热材料等效热导率实验测量结果的对比，验证了所 建立的等效热导率理论计算模型的正确性。为工程应用中气凝胶复合 隔热材料等效热导率的快速预测和材料制备提供了理论支撑。 本项目同时搭建了材料的热物性实验测量装置以及同步热分析 测量平台。 热物性测量装置基于德国 NETZSCH 公司生产的 LFA 457 MicroFlash®，采用激光闪光法对材料热物理性质进行测量。仪器要 求的样品尺寸较小，测量范围宽广，并可测量固体片状材料、液体、 粉 末 等多 种 样品的 热 传导 性 能。同 步 热分 析 测量平 台 同样 基于 NETZSCH 公司生产的 STA449F3 同步热分析仪。通过仪器测量，可 研究材料的如下特性，包括：热稳定性、成分的定量分析、水分与挥 发物、分解过程、氧化与还原、添加剂与填充剂影响、反应动力学； 熔融与结晶过程、玻璃化转变、反应热、热稳定性、相转变、比热容、 液晶转变、固化纯度、材料鉴别。