【摘要】：真空絕熱板作為超級(jí)隔熱材料(熱導(dǎo)率低至2 mW·m~(-1)·K~(-1))在航空、冰箱、蓄冷和建筑保溫等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。然而,在建筑應(yīng)用過(guò)程中,真空絕熱板的內(nèi)部氣體壓力和水蒸氣含量會(huì)逐漸增大,導(dǎo)致其隔熱性能不斷退化,使用壽命僅為5-25年。為提高真空絕熱板的隔熱性能和使用壽命,本文提出了一種以氣凝膠隔熱板為芯材的真空絕熱板(氣凝膠真空絕熱板)。采用常壓干燥、抽真空等工藝制備了氣凝膠真空絕熱板,分別采用掃描電鏡、比表面積/孔徑分析儀和光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x表征了其微觀結(jié)構(gòu)、孔徑分布和疏水角,并采用熱流計(jì)法導(dǎo)熱儀測(cè)試了氣凝膠真空絕熱板芯材的熱導(dǎo)率�；诜中谓徊媲蚰Ｐ�、Hamilton模型以及Rosseland方程,建立了氣凝膠真空絕熱板的熱導(dǎo)率計(jì)算模型;基于Schwab模型,建立了氣凝膠真空絕熱板的使用壽命預(yù)測(cè)模型。模型預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)測(cè)試值進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了計(jì)算模型的可靠性。采用氣凝膠真空絕熱板的隔熱性能和使用壽命預(yù)測(cè)模型,研究了氣凝膠密度和纖維含量對(duì)熱導(dǎo)率、隔熱厚度和使用壽命的影響規(guī)律;結(jié)果表明,隨著纖維含量的變化,熱導(dǎo)率存在最小值,使用壽命存在最大值。分別以熱導(dǎo)率最小和使用壽命最大為目標(biāo),優(yōu)化了纖維含量,并預(yù)測(cè)得到了各個(gè)氣凝膠密度下的最優(yōu)纖維含量、最小熱導(dǎo)率和最大使用壽命。進(jìn)一步繪制了不同氣凝膠密度和纖維含量下的使用壽命等高線圖,獲得了氣凝膠真空絕熱板的使用壽命范圍;并以使用壽命大于50年為目標(biāo),預(yù)測(cè)獲得了滿足建筑用真空絕熱板的氣凝膠密度和纖維含量區(qū)域。研究結(jié)果可為真空絕熱板的建筑節(jié)能和經(jīng)濟(jì)性應(yīng)用提供參考。
【學(xué)位授予單位】：廣州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU551
【圖文】：

圖 1-1 不同保溫材料的隔熱厚度和熱導(dǎo)率（U_value=0.6 W·m-2·K-1）[8].Insulation thickness and thermal conductivity of different types of insulation materials of 0.6 W·m-2·K-1[8].可知，在相同的保溫效果時(shí)傳統(tǒng)建筑保溫材料的隔熱厚度比新型保溫具有易燃和吸濕性強(qiáng)的特征，存在防火性及防水性等方面的缺陷，限

-1）而常被用作真空絕熱板的芯材，不同類型的玻璃纖維真空絕熱板已在隔熱保溫領(lǐng)域獲得了一定的應(yīng)用（圖1-3）[15]。聚氨酯和聚苯乙烯泡沫具有30 250 μm的孔徑，當(dāng)真空壓力為10 Pa時(shí)，孔徑為100 μm聚氨酯的真空熱導(dǎo)率為7.8mW·m-1·K-1。相比于泡沫型芯材，氣相二氧化硅因具有約7 40 nm的納米或介孔孔徑，能夠限制氣體傳導(dǎo)和在較高氣體壓力下（2000-10000Pa）保持超低熱導(dǎo)率（3.0 6.0mW·m-1·K-1）[14]。同時(shí)，具有納米孔徑的氣凝膠（2 50 nm），當(dāng)氣體壓力小于5000 Pa時(shí)，真空熱導(dǎo)率可達(dá)4 mW·m-1·K-1[16]。圖1-3 各種形狀的玻璃纖維真空絕熱板[15].Fig. 1-3 Different types of VIPs wit

4真空絕熱板內(nèi)部的氣體壓力是影響其隔熱性能的關(guān)鍵參數(shù)，不同孔徑的芯材隨著氣體壓力的變化具有不同的隔熱性能，如圖1-4所示[9]。當(dāng)板內(nèi)真空壓力超過(guò)某個(gè)臨界值（臨界壓力），熱導(dǎo)率則開(kāi)始呈指數(shù)增長(zhǎng)。通常，真空板芯材的類型與組成決定其壓力臨界值，例如玻璃纖維（或開(kāi)孔泡沫）真空絕熱板的極限壓力數(shù)值低至約100 Pa，而氣相二氧化硅（或納米氣凝膠）真空絕熱板的則可高達(dá)10000 Pa。所以，與玻璃纖維、開(kāi)孔聚氨酯泡沫以及開(kāi)孔聚苯乙烯泡沫相比較，具有微孔或納米多孔結(jié)構(gòu)的沉淀二氧化硅、氣相二氧化硅和納米凝膠材料具有在真空壓力下保持極低熱導(dǎo)率的特性。因而，可以根據(jù)不同類型芯材真空絕熱板的臨界壓力值大小大致判斷該芯材真空絕熱板的熱導(dǎo)率隨著使用時(shí)間的變化規(guī)律。芯材孔徑的大小是影響其能否在較高氣體壓力下仍保持低熱導(dǎo)率的能力，研究表明小孔徑的芯材可在較高氣體壓力下保持超低熱導(dǎo)率[17]（圖1-4）

【參考文獻(xiàn)】

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1 吳會(huì)軍;胡煥儀;陳奇良;王靖;向蘭;;通過(guò)控制醇凝膠強(qiáng)度常壓制備低密度疏水SiO_2氣凝膠[J];化工學(xué)報(bào);2015年10期

2 楊建明;吳會(huì)軍;王沫然;;預(yù)測(cè)纖維增強(qiáng)氣凝膠復(fù)合材料熱導(dǎo)率的研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2015年11期

3 吳會(huì)軍;胡煥儀;廖云丹;丁云飛;周孝清;;纖維對(duì)氣凝膠復(fù)合材料導(dǎo)熱和力學(xué)性能的影響研究[J];廣州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年02期

4 陳照峰;李承東;陳清;徐滕州;李斌斌;王蕾;;真空絕熱板芯材研究進(jìn)展[J];科技導(dǎo)報(bào);2014年09期

5 趙俊杰;段遠(yuǎn)源;王曉東;王補(bǔ)宣;;納米復(fù)合隔熱材料輻射與導(dǎo)熱耦合傳熱[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2012年12期

6 盧斌;郭迪;盧峰;;SiO_2氣凝膠透明隔熱涂料的研制[J];涂料工業(yè);2012年06期

7 馮堅(jiān);馮軍宗;姜勇剛;;柔性氧化硅氣凝膠隔熱復(fù)合材料的制備和性能[J];宇航材料工藝;2012年02期

8 劉紅霞;陳松;賈銘琳;唐帆;;疏水SiO_2氣凝膠的常壓制備及在建筑隔熱涂料中的應(yīng)用[J];涂料工業(yè);2011年08期

9 楊海龍;倪文;孫陳誠(chéng);胡子君;陳淑祥;;硅酸鈣復(fù)合納米孔超級(jí)絕熱板材的研制[J];宇航材料工藝;2006年02期

10 黃智山,單春偉,楊旭;加氣混凝土砌塊砌筑保溫砂漿的研制[J];新型建筑材料;2000年03期

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1 王兵;王應(yīng)德;;超細(xì)碳纖維增強(qiáng)二氧化硅氣凝膠的隔熱性能研究[A];中國(guó)空間科學(xué)學(xué)會(huì)空間材料專業(yè)委員會(huì)2012學(xué)術(shù)交流會(huì)議論文（摘要）集[C];2012年

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1 楊建明;SiO_2氣凝膠隔熱復(fù)合材料的熱導(dǎo)率計(jì)算與優(yōu)化[D];廣州大學(xué);2016年

2 趙嫦;二氧化硅氣凝膠膜及復(fù)合節(jié)能鍍膜玻璃的制備及性能研究[D];浙江大學(xué);2014年

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