ZrO₂气凝胶因具有相比传统氧化物块体材料较低的本征室温热导率（约2.4 W/（mK））,作为多孔材料极低的密度以及高孔隙率,而具有发展成为新一代轻质高效隔热材料的优异潜质。但是由于传统的ZrO₂气凝胶是由3-5nm尺寸的纳米颗粒相互团聚而成,其微观结构单一,孔径分布分散且孔结构不易调控,因此难以通过微结构设计进一步优化样品的热导率等性质,限制了 ZrO₂气凝胶的应用。针对上述问题,本研究从材料微观结构设计与调节材料孔结构出发,通过改善溶胶-凝胶（sol-gel）工艺,一方面通过引入诱导剂在溶胶-凝胶体系中形成纳米纤维,制备出了微观结构单元为纳米纤维的ZrO₂气凝胶材料;另一方面通过与分相法相结合,利用分相诱导剂和添加剂发展了新型溶胶-凝胶工艺,并制备出具有不同微观结构单元:亚微米球,一维纳米纤维的ZrO₂气凝胶材料,为制备新型ZrO₂气凝胶材料提供了新的思路与借鉴。在此基础上,通过微观结构和孔结构分析,结合隔热材料的热量传输原理详细研究了 ZrO₂气凝胶样品密度与孔径分布对于样品热导率的影响,并通过调控样品的密度和孔结构,获得了室温热导率较低的ZrO₂气凝胶材料。主要研究内容如下:1.通过优化溶胶-凝胶工艺,在凝胶形成前使用过氧化氢（H₂O₂）作为形核诱导剂,诱导溶胶中的纳米粒子形成纳米纤维微结构单元,并通过迅速的凝胶反应保持此种纳米纤维结构,获得了微结构单元为纳米纤维的ZrO₂气凝胶。通过微结构表征可知该气凝胶样品的连通网络结构是由纳米纤维束相互连接而成。而此纳米纤维束是由10 nm长,直径1-2 nm的短纤维聚合所形成。通过优化样品的制备参数,本研究制备了具有低密度（0.083-0.116 g/cm3）,较高的比表面积（506 m2/g）,低室温热导率（0.0238 W/mK）的ZrO₂气凝胶样品。值得注意的是,这种ZrO₂气凝胶具有可以调控的孔径分布（孔径分布在19.5 nm-33.0 nm范围内可调）,同时其室温热导率随着纳米孔体积的增加而减少。2.通过优化溶胶-凝胶工艺,结合分相法原理,并通过添加剂的控制,制备了微结构单元为亚微米球与一维纳米纤维的ZrO₂气凝胶。通过样品结构与性能表征,讨论了不同微观结构的形成原理,同时本研究发现微观结构单元为一维纳米纤维的样品具有更好的隔热性能。通过改变样品的制备参数,获得了具有低密度（0.066 g/cm3）,高比表面积（505.5 m2/g）,低热导率（0.0243 W/mK）以及孔径分布可调的（14.3nm-51.9nm）的微观结构为纳米纤维的ZrO₂气凝胶样品。同时发现该ZrO₂气凝胶样品的室温热导率随着纳米孔体积的增加而减少。3.在上述实验数据的基础上,结合隔热原理分析,探讨了样品的孔结构对于样品的室温热导率的影响。本研究通过改变样品的制备参数调控样品的纳米孔体积（尤其是直径<70nm的纳米孔）,大幅降低了样品的室温热导率,并获得了室温热导率较低的ZrO₂气凝胶样品。