一种高效保温隔热材料 SiO2 纳米多孔气凝胶，美国已将类似的材料用于航天飞机。 这种性能优异的新型保温隔热隔声材料，其纤细的多孔网络结构使之具有极低的固态热 传导以及气态热传导。在常温常压下热导率可低达 0.02W/（m•K），是当前热导率最低的 固态材料。它不仅根据热导率推算，一块不到一寸厚的 SiO2纳米多孔气凝胶，相等于二 十至三十块普通玻璃或 15cm 厚度的混凝土墙体的隔热功能。鉴于目前建筑材料的隔热 性能差,仅上海的建筑能耗占总能耗的 25.4%，因此有关专家呼吁应大力推广各类保温隔 热轻质材料，SiO2纳米多孔气凝胶以其优异的保温隔声性能有望成为一种环保型高效保 温隔声轻质建材。另外 SiO2纳米多孔气凝胶还具有透光性，可以有效地透过可见光，同 时可以高效地阻隔红外辐射，因此，用于建筑物可以很好地兼顾采光和节能。

项目成果/简介:本课题组自主开发了纳米氧化物制备工艺，结合共沸蒸馏和膜处理技术，获得晶粒度在10~20 nm的氧化物陶瓷粉末，最高耐热温度1400℃以上。该项制备技术于2004年获得国家发明专利（专利号ZL01128448.X）。2001年10月，“纳米氧化锆粉体制备”项目通过了湖北省科学技术厅主持的科技成果鉴定（证书编号：鄂科鉴字[2001]第2172380号），鉴定委员会认为：纳米氧化锆粉体制备工艺属于国内外首创，由该工艺生产的纳米氧化锆粉体的质量达到国际领先水平。2002年9月，“纳米氧化锆粉体制备技术”项目列入“十五”湖北省科技攻关计划重大项目：“纳米材料的应用研究与开发”项目。2003年4月，“纳米氧化锆粉体”项目列入国家重点新产品。截止目前，共授权相关领域发明专利26项，系列成果3次获得湖北省技术发明奖。该系列技术专利权在中国地质大学（武汉），已经完成耐高温隔热粉体和涂层的中试验证，技术成熟度高。在进行纳米氧化锆粉体研发工作的同时，还自主研发了二次造粒方法制备纳米氧化锆球形团聚体，试制出适用于热喷涂工艺要求的、具有纳米结构的氧化锆微米级氧化锆喷涂粉末，该粉末可以用于等离子喷涂等相关工艺。课题组研发的纳米氧化锆材料开始在我国航空发动机和燃气轮机热震涂层等领域进行初步试验。目前，纳米氧化锆材料已经经过了**发动机FWS**、舰船动力GT**、地面发电燃气轮机QD70A、QD128 燃气轮机、XX14、XX20 等型号的实际考核、验证，并在空军第三代X10、X11 等型号飞机上成功应用。与北京钢铁研究总院合作，将纳米氧化锆团聚体材料，应用于烟燃气轮机纳米涂层技术及应用，开发出了烟、燃气轮机热端部件纳米ZrO2热障涂层，该涂层具有优良的结合强度、隔热、抗热震性能，已成功应用于PG6541燃气轮机和YL14000A烟气轮机热端部件的实际应用，使用寿命较传统ZrO2涂层提高3倍以上。与贵州***公司合作，将纳米氧化锆材料粉末作为涡轮叶片热障涂层陶瓷面层，经入厂复验检查符合技术标准要求，经生产试验与后期使用考核。在 2011年通过中航工业相关单位组织的评审，并被制定为**系列发动机和**发动机热障涂层陶瓷面层粉末原料提供单位。F***系列发动机是我国自主研发空军第三代系列飞机的重要动力，目前已定形、并批量装备部队使用。解放军第***工厂承担F***系列发动机维修任务。中国人民解放军***工厂在进行已使用300小时寿命F***发动机的维修任务过程中。我们还开发了氧化锆靶材、高熵氧化锆、高熵稀土锆酸盐等，相关技术已经完成了中试。知识产权类型:发明专利技术先进程度:达到国际先进水平成果获得方式:独立研究获得政府支持情况:国家级计划/专项类别:科技创新重大专项获得经费:600.00万元自筹资金:500.00万元自筹资金来源:企业

本课题组自主开发了纳米氧化物制备工艺，结合共沸蒸馏和膜处理技术，获得晶粒度在10~20 nm的氧化物陶瓷粉末，最高耐热温度1400℃以上。该项制备技术于2004年获得国家发明专利（专利号ZL01128448.X）。2001年10月，“纳米氧化锆粉体制备”项目通过了湖北省科学技术厅主持的科技成果鉴定（证书编号：鄂科鉴字[2001]第2172380号），鉴定委员会认为：纳米氧化锆粉体制备工艺属于国内外首创，由该工艺生产的纳米氧化锆粉体的质量达到国际领先水平。2002年9月，“纳米氧化锆粉体制备技术”项目列入“十五”湖北省科技攻关计划重大项目：“纳米材料的应用研究与开发”项目。2003年4月，“纳米氧化锆粉体”项目列入国家重点新产品。截止目前，共授权相关领域发明专利26项，系列成果3次获得湖北省技术发明奖。该系列技术专利权在中国地质大学（武汉），已经完成耐高温隔热粉体和涂层的中试验证，技术成熟度高。 在进行纳米氧化锆粉体研发工作的同时，还自主研发了二次造粒方法制备纳米氧化锆球形团聚体，试制出适用于热喷涂工艺要求的、具有纳米结构的氧化锆微米级氧化锆喷涂粉末，该粉末可以用于等离子喷涂等相关工艺。 课题组研发的纳米氧化锆材料开始在我国航空发动机和燃气轮机热震涂层等领域进行初步试验。目前，纳米氧化锆材料已经经过了**发动机FWS**、舰船动力GT**、地面发电燃气轮机QD70A、QD128 燃气轮机、XX14、XX20 等型号的实际考核、验证，并在空军第三代X10、X11 等型号飞机上成功应用。 与北京钢铁研究总院合作，将纳米氧化锆团聚体材料，应用于烟燃气轮机纳米涂层技术及应用，开发出了烟、燃气轮机热端部件纳米ZrO2热障涂层，该涂层具有优良的结合强度、隔热、抗热震性能，已成功应用于PG6541燃气轮机和YL14000A烟气轮机热端部件的实际应用，使用寿命较传统ZrO2涂层提高3倍以上。 与贵州***公司合作，将纳米氧化锆材料粉末作为涡轮叶片热障涂层陶瓷面层，经入厂复验检查符合技术标准要求，经生产试验与后期使用考核。在 2011年通过中航工业相关单位组织的评审，并被制定为**系列发动机和**发动机热障涂层陶瓷面层粉末原料提供单位。 F***系列发动机是我国自主研发空军第三代系列飞机的重要动力，目前已定形、并批量装备部队使用。解放军第***工厂承担F***系列发动机维修任务。中国人民解放军***工厂在进行已使用300小时寿命F***发动机的维修任务过程中。 我们还开发了氧化锆靶材、高熵氧化锆、高熵稀土锆酸盐等，相关技术已经完成了中试。

该专利产品是一种以多孔二氧化硅为基体，聚合物为增韧剂的多孔吸声隔热材料。由于该材料中含有大量的孔洞，因此具有很好的吸声功能，对消除噪音具有很好的效果；同时由于孔洞内部为空气，该材料的隔热性能远远低于其他固体材料，并可根据需要，可以通过对孔隙率的调节来调节导热系数。 该材料成分及制备工艺与在合成的过程中伴随着有机单体聚合，从而可达到无机物与聚合物在分子水平的结合，使该材料比其他无机材料具更大的韧性，同时聚合物具有一定的粘性，可以与钢筋混凝土墙体很好的粘合，且其防火性能远远高于有机材料。 将该材料作为隔热填料与涂料树脂相配合，配为隔热涂料，将涂层涂覆于墙体表面，形成吸声隔热涂层。材料为白色粉末，与墙体颜色基本一致。 将制备的材料在压机上与玻璃纤维复合压制，可以形成隔热板，由于板内部有大量的孔洞，密度较低（约为450-600Kg/m3）,因此将其粘合到墙体不易脱落，即使脱落也不至于发生比较大的伤害。该材料的隔热性能优越，30mm厚的隔热板的隔热性能与350mm的水泥墙相当，与400mm厚的粘土砖墙相当。

热导率、热扩散率和比热是物质非常重要的热物理性能参数，也是进行绝热设计和热分析计算不可或缺的关键参数。基于非稳态平面热源法的高温可变气压热导率测试系统，可为纳米超级隔热材料、航空航天热防护材料、能源及建筑保温材料的制备和应用相关部门提供可靠的热导率和热扩散率测试手段。测试系统主要主要由平面热源、高温环境箱及数据采集系统等组成，如图 1所示，给平面热源通以一定形式（阶跃或脉冲式）的加热电流 I(t)，同时用热电偶测量距热源为 x 的位置处材料内部的温度变化 T(x,t)，根据热源-试样测量系统的传热数学模型及其非稳态导热方程的解析解，通过基于最小二乘拟合的参数估计算法，可以同时确定出设定温度和气压条件下被测材料试样的热导率、热扩散率和体积热容三个热物性参数。对于阶跃式加热，温度响应公式为：图1热导率测试范围：0.005～5 W/（m.K） ；测试精度：5%；温度范围：RT～1200℃；气压范围：10～105Pa 。

气凝胶材料由一些连续的纳米粒子或是聚合物分子链装配而成具有连续三维纳米网络结构多孔纳米材料，其性能极为优异，保持了14项世界纪录，被誉为改变世界的神奇材料，已成为未来发展的十大新材料之一。项目组根据产品应用背景需要结合氧/碳化物气凝胶各自特性，筛选出多种纤维进行复合，突破气多项关键技术，最终制得无碱玻璃纤维增强SiO2气凝胶材料、玻璃纤维纸增强SiO2气凝胶材料、碳纤维增强碳化物气凝胶、Al2O3纤维增强碳化物气

多层膜复合的保温隔热材料不仅通过膜与膜之间的空腔减少或阻断了热量的传导和对流，而且还对热量的辐射也有相当的阻滞作用。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 目前我国建筑行业普遍采用的是外保温技术，相关期刊论文也普遍认为外保温优于内保温，甚至在节能效果上也是如此。为了解决保温材料的厚度问题，构想出了一种多层膜的复合材料，这种材料由很多层膜组成，每张膜的两面对红外线的反射率差别相当大，其中一个面为高反射表面，另一个面为低反射表面，当若千层这种膜按照相同的排列朝向并列放置时，若将其周边以胶黏剂密封，就形成了一种保温隔热材料。这种多层膜复合的保温隔热材料不仅通过膜与膜之间的空腔减少或阻断了热量的传导和对流，而且还对热量的辐射也有相当的阻滞作用。与传统的保温材料相比，有望成为一种性能优异且应用前景广阔的保温隔热材料。这种材料若用于保温隔热材料，其显著优势有:1.厚度薄:若使用20层超薄膜，其厚度也只有仅仅3-4毫米。将有可能在内保温建筑装饰材料中得到推广。2.经济性好:材料重量轻，制作工艺相对简单，成本也相对低廉。

成果创新点 开发了一种冰晶诱导自组装和热固化相结合的技术， 以传统的热固性树脂（如酚醛树脂和密胺树脂）为基体材 料，成功研制了一系列的树脂基仿生人工木材。这种方法 还可以复合多种纳米材料以制备多功能复合人工木材，而 且简单高效，容易放大生产。 技术成熟度 关键技术研发阶段 市场前景 这种新的仿生制备策略成功地将传统的商业树脂材料 开发成高附加值的仿生工程材料，所

开发了一种冰晶诱导自组装和热固化相结合的技术， 以传统的热固性树脂（如酚醛树脂和密胺树脂）为基体材料，成功研制了一系列的树脂基仿生人工木材。这种方法还可以复合多种纳米材料以制备多功能复合人工木材，而且简单高效，容易放大生产。 

本成果——硅酸盐无机多孔吸声板以水泥、工业或建筑废弃料等无机物为主要原料，以水为分散剂，以原位组装技术制备。利用原位组装技术制备的硅酸盐多孔吸声材料吸声降噪效果优异（平均吸声系数＞0.8）；力学性能好，耐候性好（原料均为无机材料），质量轻（密度小于600kg/m3且可调），生态环保（生产无排放，且无二次污染），成本低（原材料广泛易得，且可利用工业废弃料作为原料），适应性广。