納米隔熱材料導(dǎo)熱機理與特性研究.pdf

1、二氧化硅氣凝膠內(nèi)的傳熱具有微米/納米尺度傳熱的特點，這必將影響其宏觀的熱物理性能。本文以二氧化硅氣凝膠為研究對象，對其傳熱機理進行了研究，進而為二氧化硅氣凝膠材料的傳熱設(shè)計提供理論指導(dǎo)。
　　通過應(yīng)用分子運動論理論，推導(dǎo)得出了納米孔隙內(nèi)氣體的導(dǎo)熱系數(shù)表達式。理論計算結(jié)果和實驗結(jié)果吻合良好。結(jié)果表明，納米孔隙內(nèi)的氣體導(dǎo)熱系數(shù)小于同樣條件下自由空間內(nèi)氣體的導(dǎo)熱系數(shù)，并且納米孔隙的尺寸越小，納米孔隙內(nèi)氣體的導(dǎo)熱系數(shù)越低。在納米孔隙內(nèi)，氣

2、體分子之間的相互作用力能夠影響氣體的平均分子自由程的大小和氣體分子之間以及氣體分子與壁面之間的碰撞漫散射狀況，進而影響二氧化硅氣凝膠內(nèi)氣體的導(dǎo)熱系數(shù)。
　　建立了二氧化硅氣凝膠固相結(jié)構(gòu)單元的導(dǎo)熱模型，在考慮對聲子平均自由程的各種限制條件的基礎(chǔ)上，運用動力學理論分析了影響二氧化硅氣凝膠固相結(jié)構(gòu)單元導(dǎo)熱系數(shù)的影響因素。理論結(jié)果表明，固相結(jié)構(gòu)單元的直徑和接觸界面的直徑是影響固相結(jié)構(gòu)單元導(dǎo)熱系數(shù)的主要因素。當二者的尺寸和二氧化硅塊材聲子平

3、均自由程相比具有可比性或小于1時，固相結(jié)構(gòu)單元的導(dǎo)熱系數(shù)迅速減小。
　　根據(jù)二氧化硅氣凝膠微觀結(jié)構(gòu)的特點，建立了幾種納米孔隙模型。計算了各種條件下二氧化硅氣凝膠的當量導(dǎo)熱系數(shù)。研究了二氧化硅氣凝膠各物性參數(shù)對其當量導(dǎo)熱系數(shù)的影響，并對比了幾種納米孔隙模型下二氧化硅氣凝膠的當量導(dǎo)熱系數(shù)，最后與實驗值做了比較。結(jié)果表明，二氧化硅氣凝膠的密度較低時，采用四棱柱模型以及較小的顆粒直徑，所求得的當量導(dǎo)熱系數(shù)與實驗值更接近；二氧化硅氣凝膠的密