[发明专利]气凝胶复合结构材料及其制备方法和应用，包含其的结构或装置

说明书

本发明提供了气凝胶复合结构材料及其制备方法和应用，包含其的结构或装置。本发明所述气凝胶复合结构材料中，通过将气凝胶、中空玻璃微珠和增强纤维网等材料相结合，从而能够有效提高材料的抗压性能，同时还能够保留气凝胶原有的隔热性好、密度低的性能；进一步的，本发明气凝胶复合结构材料还能够进一步用于制备耐压隔热材料，或者包含气凝胶复合结构材料的耐压隔热结构或装置。本发明方法中，通过采用物理的方法将气凝胶、中空玻璃微珠以及增强纤维网结合起，从而能够方便、快捷的提供一种具有高抗压性能的新型材料，而且制备成本低廉，易于大规模生产制备。

技术领域

本发明涉及气凝胶材料领域，具体而言，涉及气凝胶复合结构材料及其制备方法和应用，包含其的结构或装置。

背景技术

随着现代科技的发展，在很多领域对隔热材料的要求越来越高，传统的隔热材料如无机纤维、有机泡沫等已不能满足现代工业的需求。因此现代工业隔热材料的一个新的发展方向－气凝胶复合隔热材料应运而生，其主要是由于气凝胶具有高空隙率，而且其孔为纳米尺寸，可以有效的抑制热传导和热对流，是目前最理想的隔热材料。

SiO₂气凝胶具有三维纳米颗粒骨架，高比表面积，纳米级孔洞，低密度等特殊的微观结构，因而在热学、光学、电学、声学等方面都表现出独特的性质。在热学方面，气凝胶的纳米多孔结构能够有效抑制固态热传导和气体传热，具有优异的热特性，是目前公认的热导率最低的固态材料(常温下为0.01～0.03W/m·K)。同时，二氧化硅气凝胶还具有较高的使用温度，甚至在900℃高温下仍具有较好的多孔网络结构。因此，二氧化硅气凝胶作为一种轻质保温隔热材料，在航天航空、化工等领域中有着广阔的应用前景。

然而，目前商业化的二氧化硅气凝胶材料耐压性不是很好。商业化生产的二氧化硅气凝胶在2个千帕左右会被压缩10％左右；如果继续加压，气凝胶的结构会逐渐受到不可逆转的破坏，从而损失包括隔热性能在内的多方面的性能，而这也限制了气凝胶的一些应用。比如，如果将二氧化硅气凝胶材料作为水下和地下管道的隔热层，则不能将其铺设在一定的深度以下，否则将无法起到其应有的作用。再比如，经常会发生碰撞的场合，如现场工人经常会触碰的工业设备上，在使用气凝胶的过程中也会产生一定的顾虑，这不仅会增加工作量，同时也会提高施工的复杂性和施工难度，而且也难以保证施工效果。

同时，一些其它种类的气凝胶，比如一种开环易位聚合工艺(ROMP)制备的交联型聚酰亚胺气凝胶，虽然抗压强度显著优于商业化的二氧化硅气凝胶，但是此类气凝胶合成方法复杂，而且往往要使用非常规的，昂贵的化学试剂，这样得到的产品并不经济。因此不能在需要大规模应用的场合使用。

如果能提高气凝胶材料的耐压性，同时尽可能保持其隔热能力强，耐热性好，密度小等优点，并且不显著增加成本，将会显著促进其应用。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种气凝胶复合结构材料，所述的气凝胶复合结构材料中，通过将气凝胶、中空玻璃微珠和增强纤维网等材料相结合，从而能够有效提高材料的抗压性能，并解决了现有技术气凝胶材料抗压性能差等的技术问题，同时还能够保留气凝胶原有的隔热性好、密度低的性能。

本发明的第二目的在于提供一种所述的气凝胶复合材料的制备方法，本发明方法中，通过采用物理的方法将气凝胶、中空玻璃微珠以及增强纤维网结合起，从而能够方便、快捷的提供一种具有高抗压性能的新型材料，而且制备成本低廉，易于大规模生产制备。

本发明的第三个目的在于提供一种所述气凝胶复合材料的应用，本发明气凝胶复合材料具有良好的耐压、隔热性能，因而能够进一步用于耐压隔热材料的制备。

本发明的第四个目的在于提供一种包含本发明气凝胶复合材料的结构或装置。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：