超细碳纤维增强二氧化硅气凝胶的隔热性能研究

摘要

空间科技的发展对新型高性能隔热材料的要求日益迫切,SiO2气凝胶以其优异的隔热性能和超低密度得到了广泛关注,但其脆性大和高温下具有高热导率的特点限制了它的实际应用.采用静电纺丝法制备出直径小于1μm的聚丙烯腈(PAN)基超细碳纤维毡,并将其用以增强SiO2气凝胶,以提高SiO2气凝胶的力学强度和高温隔热性能.通过SEM、Raman和XRD等方法对纤维的表面形貌和微观结构进行了分析.所制备的超细碳纤维毡的比消光系数高于700m2/kg,具有突出的遮蔽红外辐射性能.考察了温度对复合材料隔热性能的影响,随温度升高,超细碳纤维增强的SiO2气凝胶(UCf/SiO2)复合材料的热导率逐渐增大,当纤维表观密度为0.125g/cm3时,UCf/SiO2气凝胶在300℃时热导率仅为0.026W/m·K,具有优异的高温隔热性能.