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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
在高温环境下使用的隔热材料常常还需要高的力学强度。目前研究较多和应用较为广泛的纳米孔隔热材料为SiO2气凝胶，但是SiO2气凝胶抗压强度低，长期使用温度只有650 ℃，限制了其在高温高强领域的应用。采用微乳液模板法制备的囊泡状泡沫结构SiO2粉体的孔隙率高达85%，较窄的孔径分布和较厚的孔壁使得其孔结构高温稳定性好。本研究的目的是以囊泡状泡沫结构SiO2粉体为原料，制备具有高孔隙率的SiO2基多孔材料，研究这类多孔材料应用于高温隔热领域的可能性。本研究以正硅酸乙酯（TEOS）为前驱体，非离子型表面活性剂P123为模板剂，三甲基苯（TMB）为溶胀剂，合成多孔二氧化硅粉体。以此粉体为原料，采用干压成型或凝胶注模成型，在不同温度烧结制备多孔SiO2块材。分别用AlOOH溶胶和TiO2溶胶包覆多孔SiO2粉体，制备多孔SiO2/Al2O3块材和SiO2/TiO2块材。采用N2吸附法、小角X射线衍射法和透射电子显微法研究水热温度和水热时间对制备的SiO2粉体的比孔容、孔径和孔结构的影响，确定了多孔SiO2粉体的最佳合成条件。采用X射线衍射法、扫描电子显微法、阿基米德排水法、N2吸附法，研究制备的多孔SiO2块材、SiO2/Al2O3块材和SiO2/TiO2块材的物相、微结构、收缩率、孔隙率、大孔孔隙率、介孔比孔容随制备条件的变化。采用三点弯抗弯强度测试法、抗压强度测试法、瞬态热线法对块材的力学强度和热导率进行了表征。研究结果表明，合成高比孔容的介孔SiO2粉体的最佳水热条件为140 ℃，24 h；在600 ℃~900 ℃范围内，随着热处理温度的升高，多孔SiO2粉体的比孔容和孔径变化不大，当热处理温度升高到1000 ℃时，多孔SiO2粉体致密化，比孔容降为0。烧结温度在700 ℃~800 ℃时，溶胶包覆量对所制多孔SiO2基块材孔隙率和收缩率影响不显著；烧结温度在800 ℃~1000 ℃范围内，当mAl2O3/ mSiO2（或mTiO2/ mSiO2）=1/20时，制备的多孔SiO2基块材介孔结构的高温热稳定性得到较大改善。采用干压成型工艺制备SiO2基多孔块材，600 ℃~700 ℃烧结的多孔SiO2基块材的孔隙率均可达79%。随着烧结温度升高，多孔SiO2块材的孔隙率明显下降。与多孔SiO2块材相比，在800 ℃~1000 ℃范围内，SiO2/Al2O3块材和SiO2/TiO2块材的热稳定性显著提高，但是经1000 ℃烧结后的SiO2/TiO2块材的热稳定性不如相同烧结温度制备的SiO2/Al2O3块材。凝胶注模成型制备的多孔SiO2块材和SiO2/Al2O3块材在600 ℃~800 ℃烧结后孔隙率均高于90%，烧结温度在800 ℃~1000 ℃范围内，孔隙率随烧结温度的升高而降低，烧结温度为1000 ℃时孔隙率仍高于80%。与干压成型相比，凝胶注模成型制备的多孔二氧化硅块材的大孔孔隙率更高。采用干压成型-烧结工艺制备的SiO2基块材的力学强度优于陶瓷纤维增强SiO2气凝胶复合材料的力学强度，其中多孔SiO2块材的力学强度优于相同温度制备的多孔SiO2/Al2O3块材。烧结温度在600 ℃~1000 ℃范围内，随着烧结温度的升高，多孔SiO2块材的抗弯强度由2.4 MPa增加到16 MPa，抗压强度由16 MPa增加到42 MPa；多孔SiO2/Al2O3块材的抗弯强度由3.0 MPa增加到9.8 MPa，抗压强度由12 MPa增加到22 MPa。经600 ℃烧结的干压成型多孔SiO2块材的热导率为0.0965 W/(m•K)。 |
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发表于 2022-9-18 23:25:58
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