火灾事故发生时,消防员往往需要接近明火进行救援作业,受到的热冲击很强。消防救援服是消防员在火灾救援活动时穿着的热防护服装,也是保障消防员生命安全的最后一道屏障,其隔热层对热伤害起主要防护作用。现有的隔热层大多通过增加厚度来达到隔热指标,使消防救援服显得笨重,且这些隔热层难以兼顾消防救援服的力学性能,而消防员在进行现场救援工作时,很容易被高空坠物击中受到伤害,因此,需要既能满足热防护性能又能改善力学性能的材料,气凝胶纳米材料具有优异的隔热性能,但其力学性能较差,而球粒具有不可比拟的优越性,据此,本论文开展了SiO2气凝胶消防救援服隔热层的研制及其性能研究,取得了以下研究成果:（1）采用SiO2气凝胶粉末、无氨乳胶和水搅拌混合制备SiO2气凝胶球粒,并对球粒进行扫描电子显微镜表征、比表面积与孔结构表征、傅里叶红外光谱仪测试、收缩率、密度和孔隙率测试。结果表明:SiO2气凝胶球粒的微观结构较为紧致,其比表面积为567.6507m~2/g,平均孔径为31.6822nm,为介孔材料,气凝胶和无氨乳胶的结合是通过改变内部结构来影响其性能,两者之间没有发生化学反应;（2）在此基础上,开展了不同压力下的力学性能实验,研究了单个球粒和整体球粒的抗压能力,计算了球粒的弹性模量,提出了球粒间力的传导机理并分析了力的传导能力,当单个的SiO2气凝胶球粒受力,压力达到2k N时,样品局部开裂,传递的力在1-5圈逐渐减小,但到第4圈时传递的力明显变小;当SiO2气凝胶球粒整体受力时,经15k N的压力作用后没有开裂现象;（3）宏观上测试了温度在80-200℃之间时球粒的耐热特性,用表面碳化率作为其耐热指标,在同一测试温度下,气凝胶球粒表面变黑程度越大,所需时间越长,当平均温度低于152.4℃时,球粒表面最大变黑程度始终达不到100%的变黑程度;从微观上测试了球粒的热稳定性,气凝胶粉末的总失重率为15.8%,SiO2气凝胶球粒总失重率为53.7%,而在温度相对较低（小于260℃）时,SiO2气凝胶球粒热稳定性能相对更好,这时的温度已经达到了火场中消防员的环境火焰温度;研究了单个SiO2气凝胶球粒和多个SiO2气凝胶球粒的隔热性能,推导公式计算出了消防救援服一个缝隙的热阻值为5411.28 K/W;（4）最后,综合对球粒的力学性能和热学性能的研究,确定了消防救援服内衬的充填方式,平面充填方式为以正六边形为一个单元填充中心球和1-3圈球,通过对总耗能和热学性能的综合分析,得出消防救援服在空间应该充填两层,充填时应密排排列充填到内衬的每一个部位。