舰用新型气凝胶材料

隔热材料是对热流具有显著阻抗性的材料或材料复合体。高性能隔热材料研制和开发是解决能源紧缺的有效措施之一，更是解决舰船隔热难题的关键，具有重要的现实意义。
　　气凝胶高效隔热材料是目前高性能隔热材料研究的主要方向，本书总结作者团队十多年来在气凝胶高效隔热材料领域的研究成果，系统介绍SiO2基、聚酰亚胺基、碳基、SiC基等气凝胶材料的制备工艺、结构和性能表征、隔热机理，以及舰用新型多功能一体化气凝胶材料、舰用新型复合纳米孔绝热材料和气凝胶材料未来的发展方向。

获奖项目名称所获奖项获奖年份排名舰船新一代高温热防护材料和技术国家科技进步奖二等奖20161抗强热冲击和耐高温XXX新型SiC耐火陶瓷材料及技术军队科技进步奖一等奖20201舰用新型复合纳米孔超级绝热材料研制军队科技进步奖一等奖20111舰用锅炉新型耐火隔热材料研制军队科技进步奖一等奖20031

目录
第1章 绪论 1
1.1 舰船传统绝热材料 1
1.1.1 纤维类绝热材料 1
1.1.2 泡沫类绝热材料 4
1.1.3 其余舰用绝热材料 7
1.2 舰船新型气凝胶材料 9
1.2.1 气凝胶材料的结构与特点 10
1.2.2 气凝胶的研究现状及进展 17
1.3 舰船绝热材料的应用特点 23
1.3.1 耐高温 23
1.3.2 绝热 24
1.3.3 隔声 27
1.3.4 吸声 29
1.3.5 疏水 33
参考文献 36
第2章 SiO？基气凝胶复合材料 41
2.1 SiO？气凝胶简介 41
2.1.1 SiO？气凝胶的特点 42
2.1.2 SiO？气凝胶的制备工艺 42
2.1.3 SiO？气凝胶的应用 45
2.1.4 SiO？气凝胶的舰用场景及特点 47
2.2 疏水SiO？气凝胶 48
2.2.1 常压干燥的疏水SiO？气凝胶 48
2.2.2 水溶剂环境的疏水SiO？气凝胶 49
2.2.3 混合溶剂环境下的疏水SiO？气凝胶 50
2.3 纤维增强SiO？气凝胶复合材料 52
2.3.1 短切纤维增强SiO？气凝胶 52
2.3.2 长纤维增强SiO？气凝胶 53
2.3.3 力学强化纤维增强SiO？气凝胶 55
2.4 有机-无机交联气凝胶 56
2.4.1 TEOS基PI-SiO？交联气凝胶 57
2.4.2 MTES基PI-SiO？交联气凝胶 57
2.4.3 BTPA基有机-无机原位杂化气凝胶 61
参考文献 64
第3章 聚酰亚胺基气凝胶材料 66
3.1 聚酰亚胺气凝胶简介 66
3.1.1 聚酰亚胺气凝胶的制备 66
3.1.2 PI气凝胶的结构调控因素 71
3.1.3 PI气凝胶的应用 73
3.2 PI复合气凝胶 75
3.2.1 PI/硅复合气凝胶 75
3.2.2 PI/碳复合气凝胶 76
3.2.3 PI/高分子复合气凝胶 76
3.2.4 PI/其他材料复合气凝胶 77
3.3 PI-SiO？交联气凝胶 78
3.3.1 TEOS基PI-SiO？交联气凝胶的制备原理与工艺 78
3.3.2 组分含量对TEOS基PI-SiO？交联气凝胶性质与结构的影响 80
3.3.3 组分含量对TEOS基PI-SiO？交联气凝胶性能的影响 85
3.4 3D打印PI气凝胶 89
3.4.1 冷冻铸造辅助DIV打印HPI气凝胶 90
3.4.2 HPI气凝胶的墨水性能与结构特征 91
3.4.3 HPI气凝胶的密度与收缩特征 94
3.4.4 HPI气凝胶的力学性能和隔热性能 95
参考文献 96
第4章 碳基气凝胶材料 102
4.1 碳气凝胶简介 102
4.1.1 碳气凝胶的特点及分类 102
4.1.2 碳气凝胶的制备工艺 103
4.1.3 碳气凝胶的舰用场景及特点 105
4.2 酚醛树脂基碳气凝胶 105
4.2.1 原料配比 105
4.2.2 酸碱催化机理 110
4.2.3 老化时间 112
4.2.4 干燥方式 112
4.2.5 碳化温度 114
4.3 模板法制备酚醛树脂基碳气凝胶 115
4.3.1 模板法的种类 115
4.3.2 盐模板法前驱体 116
4.3.3 自牺牲盐模板法 117
4.3.4 纳米多孔结构控制 121
4.4 酚醛树脂基碳气凝胶复合材料 122
4.4.1 物理性质 122
4.4.2 微观结构 123
4.4.3 保温性能 125
4.4.4 力学性能 126
4.4.5 界面蒸发性能 126
4.5 生物质基碳气凝胶 128
4.5.1 碳-石墨烯复合气凝胶 128
4.5.2 Janus双层结构构建 129
4.5.3 结构调控 131
4.5.4 蒸发性能 132
参考文献 137
第5章 SiC基气凝胶材料 143
5.1 SiC气凝胶简介 143
5.1.1 SiC气凝胶的特点 143
5.1.2 SiC气凝胶的制备工艺 144
5.1.3 SiC气凝胶的应用 151
5.1.4 SiC气凝胶的舰用场景及特点 156
5.2 舰用吸波型SiC复合气凝胶 157
5.2.1 舰用吸波型SiC复合气凝胶的制备 157
5.2.2 舰用吸波型SiC复合气凝胶的形成机理 160
5.2.3 舰用吸波型SiC复合气凝胶的吸波性能 166
5.3 舰用高强度SiC气凝胶 173
5.3.1 舰用高强度SiC气凝胶的制备 173
5.3.2 舰用高强度SiC气凝胶的晶须生长机理研究 179
5.3.3 舰用高强度SiC气凝胶的性能 185
5.4 舰用吸波-隔热一体化SiC气凝胶 188
5.4.1 舰用吸波-隔热一体化SiC气凝胶的制备 189
5.4.2 舰用吸波-隔热一体化SiC气凝胶的结构设计与形成机理 192
5.4.3 舰用吸波-隔热一体化SiC气凝胶的性能 196
参考文献 203
第6章 舰用新型多功能一体化气凝胶材料 213
6.1 舰用新型多功能一体化气凝胶材料的概述与研究现状 213
6.1.1 概述 213
6.1.2 研究现状 215
6.2 舰用隔热吸声一体化气凝胶材料 218
6.2.1 PI/SiO？复合气凝胶 218
6.2.2 3D打印PI/SiO？气凝胶 222
6.3 舰用隔热隔声一体化气凝胶材料 226
6.3.1 MTES基SiO？气凝胶 226
6.3.2 短切纤维增强MTES基SiO？气凝胶 229
6.4 舰用隔热吸波一体化气凝胶材料 232
6.4.1 碳基SiC气凝胶 233
6.4.2 石墨烯基SiC气凝胶 238
参考文献 251
第7章 舰用新型复合纳米孔绝热材料 256
7.1 超疏水SiO？气凝胶纤维 256
7.1.1 超疏水SiO？气凝胶纤维成型机理 256
7.1.2 超疏水SiO？气凝胶纤维的性能 260
7.2 纳米直径硬硅钙石晶体 263
7.2.1 纳米直径硬硅钙石晶体组成二次粒子制备技术 263
7.2.2 硬硅钙石二次粒子超绝热材料的加工 267
参考文献 271
第8章 舰用新型气凝胶材料研究展望 272
8.1 舰用气凝胶材料面临的问题及优化策略 272
8.1.1 成本问题 272
8.1.2 大规模生产问题 273
8.1.3 性能缺点问题 274
8.2 舰用新型气凝胶材料的未来发展方向 277
8.2.1 3D打印气凝胶 277
8.2.2 气凝胶型材料 278
8.2.3 其他领域的应用 279