【摘 要】
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莫来石纤维多孔陶瓷因其轻质、高孔隙率、抗热震性能优异、导热率低的特点而成为航空航天和能源工业领域中最常用的高温（>1300°C）隔热材料之一。然而,为适应日益增长的热防护需求,如何获得高强轻质的多孔陶瓷隔热材料是一个挑战。为解决这一问题,本论文借鉴广泛应用于热防护领域的微米纤维隔热瓦的设计思路,设计了一种以耐高温莫来石纳米纤维为三维多孔骨架的纳米纤维多孔陶瓷,并探究了不同工艺参数对莫来石纳米纤维多
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莫来石纤维多孔陶瓷因其轻质、高孔隙率、抗热震性能优异、导热率低的特点而成为航空航天和能源工业领域中最常用的高温（>1300°C）隔热材料之一。然而,为适应日益增长的热防护需求,如何获得高强轻质的多孔陶瓷隔热材料是一个挑战。为解决这一问题,本论文借鉴广泛应用于热防护领域的微米纤维隔热瓦的设计思路,设计了一种以耐高温莫来石纳米纤维为三维多孔骨架的纳米纤维多孔陶瓷,并探究了不同工艺参数对莫来石纳米纤维多孔陶瓷性能的影响。获得具有均匀三维骨架结构的莫来石纤维多孔陶瓷是制备轻质高强隔热材料的关键。本文首先用静电纺丝制备的莫来石纳米纤维为原料,用琼脂糖凝胶注模的方法制备了不同琼脂糖含量的莫来石纳米纤维多孔陶瓷。不同琼脂糖含量能大幅影响样品密度,浆料中琼脂糖含量1.0wt%的样品具有最低密度为0.348 g/cm3,强度高达1.76 MPa,但由于样品收缩过大（46.35%）,样品密度大,热导率偏高(0.127 Wm-1K-1)。为了获得具有更低的导热系数的样品,我们采用叔丁醇基凝胶注模法制备了莫来石纳米纤维多孔陶瓷。随着纳米纤维的固相含量从1.5wt%增加到2.5wt%,样品从0.114 MPa增加到0.158 MPa。此外,探究了纤维长度对纳米纤维多孔陶瓷的影响,其结果表明与以短纤维为原料的样品相比,长纤维样品表现出更高的密度（0.062 g/cm3）低的导热系数(0.0597 Wm-1K-1)。通过比较发现密度为0.202 g/cm3的莫来石纳米纤维陶瓷的抗压强度（0.837MPa）明显高于莫来石微米纤维陶瓷（0.266 g/cm3）的强度（0.515 MPa）。本实验制备的莫来石纳米纤维多孔陶瓷是一种极具前景的高温隔热材料,适用于各种热防护系统。
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