航空航天用飞行器在飞行时需承受长时间气动加热，Z表面生高温，Z保证飞行器的Ml构?qing)内部A器设备的安全Q须使用高效隔热材料L外部热流向内部扩散。同Ӟ轻质高效的隔热防护系l对降低飞行器蝲荗g镉K行距ȝ均具有重要的意义。纳c纤l材料具有孔径小、孔隙率高等优点Q是一U理想的轻质高效隔热材料。本文主要介l当前二l纳c纤l膜、三l纳c纤l气凝胶隔热材料的最新研I进展?/span>
二维U米U维膜隔热材?/span>
导弹甉|隔热套、发动机{狭空间需要厚度较?yu)但隔热性能优异的材料，二维U米U维膜材料由于纤l直径小、堆U厚度可?一般小?00μm)、孔隙率高等优点可用于狭空间隔热。纳c纤l膜隔热材料按组成可分ؓ(f)高分子纳c纤l膜、碳U米U维膜和陶瓷U米U维膜?/span>
高分子纳c纤l_(d)如聚偏氟乙烯(PVDF)U米U维U维膜，׃h更高的孔隙率和曲折网孔通道Q从而ɽI气分子在材料内部的传输路径变长Q热量在传播q程中损耗，因而可降低材料的导热系数。ؓ(f)了进一步降低材料的导热pLQ有学者通过渍Ҏ(gu)技术将SiO2U米颗粒包覆于PVDFU米U维表面Q进一步减纤l膜孔径Q降低热Ҏ(gu)。然而，该材料在高温环境中结构易被破坏，难以满应用需求?/span>
纳c纤l具有比表面U大、孔隙率高、化学稳定性好、比强度高等优点Q在?sh)子、能源、航I天等领域hq泛的应用前景。碳U米U维膜材料随着矛_化程度的提升Q耐高温性能逐渐提升Q然而其隔热性能也将大幅下降Q因此难以满高温与隔热性能同步提升的需求?/span>
陶瓷材料h耐高温、耐腐蚀、绝~性好{优点，在高温隔热、吸韟뀁催化等领域hq泛的应用。然而，现有大部分陶L(fng)c纤l具有脆性大、力学性能差、不耐弯折等~陷Q限制了其实际用。ؓ(f)了克服这一~点Q有学者通过调整UZ溶液性能?qing)工艺参敎ͼ制备了具有无定Şl构、柔性良好的SiO2U米U维膜。同Ӟq可以通过渍Ҏ(gu)方法在U维间引入SiO2气凝胶纳c颗_，构筑SiO2U米颗粒/U米U维复合材料Q提升SiO2U米U维膜的隔热性能?/span>
三维U米U维气凝胉热材?/span>
二维U米U维虽然h良好的隔热性能Q但其在厚度方向难以实现有效增加(Q? cm)Q这严重限制了其在大功率发动机隔热、舱壁防火隔热等领域的应用。与二维U米U维膜相比，三维U米U维气凝胶材料具有尺寸可控、孔隙率高、孔隙曲折程度高{优点，因而在隔热、保暖、吸音等领域均具有广阔的应用前景。目前，常见的纳c纤l气凝胶隔热材料主要包括高分子纳c纤l气凝胶和陶L(fng)c纤l气凝胶两种?/span>
陶瓷U米U维气凝?/span>
陶瓷气凝胶材料具有优异的耐高温、耐腐蚀?qing)隔热性能Q是航空航天飞行器热防护的主要材料之一。现在用的气凝胉热材料主要ؓ(f)陶瓷U维增强的SiO2U米颗粒气凝Ӟ׃U米颗粒与陶L(fng)l间怺作用弱，D材料在用过E中U米颗粒易脱落，从而材料的结构稳定性和隔热性能大幅下降。ؓ(f)了解决上q问题，有学者以柔性陶L(fng)c纤lؓ(f)构筑基元Q利用原创的三维U维|络重构Ҏ(gu)Q构{了轻质、超Ҏ(gu)陶L(fng)c纤l气凝胶材料?/span>
陶瓷U米U维气凝胶制备过E示意图
该气凝胶材料hcM蜂l(f)的网孔结构，每个|孔中纤l相互缠l黏l，形成E_的纤l网l，赋予了气凝胶良好的结构稳定性。其在大形变(80%应变)压羃下仍能快速回弹，l?00ơ压~@环后其塑性Ş变仅?2%Q优于现有的陶瓷气凝胶材料。同Ӟ材料在酒_火焰(U?00??qing)丁烷喷?U?100?下压~?0%后仍能回复，展现Z优异的高温压~回Ҏ(gu)能?/span>
陶瓷U米U维气凝胶在酒精灯下的压~照?/span>
陶瓷U米U维气凝胶在丁烷L(fng)火焰下的压羃照片
放有q的不同材料在350℃热C10 min后的照片
高分子纳c纤l气凝胶
针对现有气凝胶材料力学性能差、脆性大的问题。有学者用h高弹性模量、高强度、低密度的纤l素U米晶ؓ(f)构筑基元Q通过凝胶、超临界q燥Ҏ(gu)制备了具有良好透明性、力学性能的纤l素U米晶气凝胶Q可弯曲?80°而不发生破坏Q同时其在大形变(80%)下压~后仍能回复且最大应力大?00 kPa。此外，U维素纳cxq展现出了优异的隔热性能?/span>
