具有增强隔热性能和结构完整性的多层梯度PVA/SiO2气凝胶复合材料

《Polymer Engineering & Science》：Multilayer Gradient PVA/SiO2 Aerogel Composites With Enhanced Thermal Insulation and Structural Integrity

采用热压成型工艺制备了聚乙烯醇/二氧化硅气凝胶梯度复合材料，发现15wt%气凝胶含量单层复合材料热导率达50.3mW·m?1·K?1，而三层梯度结构热导率降至28.9mW·m?1·K?1，归因于纳米级孔隙结构形成和界面声子散射协同效应，红外热成像证实其热防护性能优异。

　　

摘要

工业和消费领域对高效隔热材料的需求不断增长，推动了具有定制微结构的聚合物-气凝胶复合材料的开发。在这项研究中，通过简单的热压成型工艺制备了聚（乙烯醇）/二氧化硅气凝胶（PVA/SiO₂）梯度复合材料，并对其隔热性能进行了系统评估。随着二氧化硅气凝胶含量从5%增加到15%，单层复合材料的导热率从55.6 mW·m^?1·K^?1降低到50.3 mW·m^?1·K^?1，这归因于PVA基体中形成了均匀分布的“隔热岛”。值得注意的是，三层梯度复合材料的导热率低至28.9 mW·m^?1·K^?1，超过了单层和双层结构，这是由于层次孔隙结构和界面声子散射的共同作用。红外热成像进一步证实了其出色的隔热性能：在100°C和200°C的加热条件下，表面温度分别仅为55.4°C和121.4°C。这些发现表明，梯度设计策略有效地结合了纳米级孔隙结构和界面热阻，为开发轻质、高性能的聚合物/气凝胶复合材料以用于先进的热管理应用提供了有前景的途径。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

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