【摘 要】
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氧化铝纳米纤维气凝胶是由氧化铝纳米纤维相互交联堆积形成三维骨架结构的多孔材料,相比于传统的气凝胶材料其丰富的孔隙结构以及较大的比表面积,在吸附催化、隔音降噪、隔热保温等领域应用前景广阔。本文首先采用静电纺丝技术结合溶胶-凝胶法制备柔性及强度优异的氧化铝纳米纤维,然后将纤维分散并引入胶凝剂和高温粘结剂,利用冷冻干燥工艺开展氧化铝纳米纤维气凝胶材料的制备研究,系统讨论了烧结温度对气凝胶组织的影响,并对
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氧化铝纳米纤维气凝胶是由氧化铝纳米纤维相互交联堆积形成三维骨架结构的多孔材料,相比于传统的气凝胶材料其丰富的孔隙结构以及较大的比表面积,在吸附催化、隔音降噪、隔热保温等领域应用前景广阔。本文首先采用静电纺丝技术结合溶胶-凝胶法制备柔性及强度优异的氧化铝纳米纤维,然后将纤维分散并引入胶凝剂和高温粘结剂,利用冷冻干燥工艺开展氧化铝纳米纤维气凝胶材料的制备研究,系统讨论了烧结温度对气凝胶组织的影响,并对其力学性能进行了表征,研究得到的主要结论如下:（1）在静电纺丝过程中选用聚乙烯醇缩丁醛（PVB）和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作为纺丝助剂配制纺丝液,对比发现选用PVB时所制备的氧化铝纳米纤维表面粗糙、内部疏松多孔,即便晶粒尺寸较小但力学性能很差,而以PVP为助剂制备的纤维内部结构致密,虽然晶粒尺寸较大但柔性及力学性能优异,其在烧结温度从600°C升至1200°C的条件下,相组成由非晶态转变为α-Al2O3相,中间出现了γ-Al2O3相、θ-Al2O3相和δ-Al2O3相等过渡相,纤维直径则先减小后趋于稳定。（2）将600°C温度条件下制备的柔性氧化铝纳米纤维搅拌分散,以硅溶胶作为高温粘结剂、琼脂为胶凝剂,均匀混合后得到前驱体浆料,经冷冻干燥和高温烧结制备出氧化铝纳米纤维气凝胶。随着硅溶胶用量的增加,干燥坯样及烧结后气凝胶的宏观尺寸更加稳定,冰晶的生长及脱除后留下的取向孔洞在烧结后也更加易于保持,气凝胶难以因为孔隙结构的塌陷而破碎、粉化,其根本原因是硅溶胶粒子对孔隙壁的构建以及孔壁上纤维的包覆作用,有效地改善了其力学稳定性。
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