随着科学技术的不断进步,素有“工业血液”之称的石油消耗量也越来越大。随着浅海石油资源的逐渐减少,石油的挖掘逐渐转向深海。而深海开采石油,输油管道的保温隔热就成了重中之重。在深海中,温度通常较低,还要承受极高的压力,这都对输油管道提出了极高的要求。虽然已经有了管道的加热技术,但在深海中并不适用,传统的发泡保温材料在深海中使用也存在有强度低、易受潮、耐热性差等问题。所以我设计制备了一种由石墨烯/月桂酸相变材料与空心铝球/环氧树脂泡孔材料复合的双层次隔热保温材料,内层的相变材料可储存利用原油温度变化释放的热量,外层的空心铝球环氧复合材料为高强度、低密度隔热保温材料以抵抗深海的压力与低温。主要研究内容如下:1.以自制的氧化石墨烯（GO）为原料,以二壬羰基铁和乙二胺（EDA）作为还原剂,通过先定向冷冻后冷冻干燥的方法制备还原氧化石墨烯气凝胶（r GOA）,通过外加磁场和定向冷冻控制二壬羰基铁产物的排列方式制备拥有各向异性导热率的磁性导热石墨烯气凝胶（r GO-Fe A）。通过浸渍制备磁性导热石墨烯/月桂酸相变材料。研究结果表明在20 wt%的最佳磁性粉末添加量下,相变复合材料具有172.9 J/g的高相变焓值,具有良好的循环稳定性和形状稳定性,50次相变循环后相变焓仅衰减了5.63%,垂直面内导热率为1.175 W/m·K,各向异性导热系数为5.269。各向异性的导热率可提高热量传导效率。2.以发泡聚苯乙烯微球为模板,采用粉末冶金法,并以正硅酸乙酯和聚乙烯醇缩丁醛作为粘结剂,在相对较低温度720℃（略高于铝熔点60℃）制备了高强度的金属铝空心球。铝空心球结构完整,屈服应力为普通不锈钢金属空心球的9.7倍。将金属铝空心球与环氧树脂E44固化,制备了铝空心球/环氧树脂复合泡孔材料。通过改变铝空心球在环氧树脂中的排列,发现铝空心球在环氧树脂中为体心立方排布的情况下,铝空心球/环氧树脂泡孔材料导热率只有0.2089 W/m·K,不到铝导热系数的千分之一,为纯环氧树脂导热率的86%。而铝空心球/环氧树脂复合泡孔材料密度仅为纯环氧树脂的77%,弹性模量与纯环氧几乎一致,约为纯环氧树脂的97%。3.将所制备的铝空心球/环氧树脂泡孔材料和磁性导热石墨烯/月桂酸相变材料通过粘接制备了双层次复合保温隔热材料。研究了铝空心球/环氧树脂泡孔材料和磁性导热石墨烯/月桂酸相变材料的相对比例对材料整体导热性能的影响规律。结果表明,复合保温隔热材料具有优异的隔热性能,导热率最低可以降至0.2140 W/m·K。