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研究所高温热防护SiOC大孔陶瓷传热性能研究取得新进展
发稿时间:2014-05-14         作者:邱琳          来源:传热传质研究中心     【字号:

  30余年前提出用聚合物先驱体法制备先进陶瓷材料以来,因其耐高温、隔热、质轻、耐腐蚀等特点,SiOC大孔陶瓷已广泛用于高温传感器、高温/腐蚀环境用MEMS、锂电池电极材料和微型电热塞等领域。随着SiOC大孔陶瓷逐渐应用于高温热防护领域,其热学特性,如热稳定性和传热能力等会是一个重要问题。基于此背景,我们迫切需要研究SiOC大孔陶瓷的隔热性能及有助于其优化设计的理论。 

  近日,研究所传热传质研究中心科研人员研究出由聚合物先驱体法制备的SiOC大孔陶瓷的传热性能存在“构效关系”。SiOC大孔陶瓷室温下表观热导率在0.041 W · m-1 · K-1 ~ 0.078 W · m-1 · K-1的量值,该隔热性能可与已报道的铝气凝胶和碳气凝胶相比拟。针对SiOC大孔陶瓷的实际微观结构,提出了描述其热输运的立方阵列交叉纳米球模型(如图1所示)并发展了预测有效热导率的理论公式。研究进一步揭示了相同热解温度形成的SiOC大孔陶瓷的表观热导率主要受SiOC固相体积分数的影响,而经不同热解温度形成的SiOC大孔陶瓷,其微观结构参数,尤其是相邻颗粒间接触长度与颗粒直径的比值a/d是影响其热输运的另一个关键因素(如图2所示)。  

    上述工作得到了国家重点基础研究发展计划(973)、国家自然科学基金项目的支持。研究成果已在热物性研究领域的国际权威杂志International Journal of Thermophysics上发表,并被加拿大的Advances in Engineering网站以Featured Article的形式转载报道。 

1  SiOC大孔陶瓷几何结构模型及传热分析 

   

  2 不同热解温度(1000 ºC 650 ºC)制备的SiOC大孔陶瓷室温表观热导率随密度变化关系 

图3 高温热防护用多孔SiOC陶瓷的热设计

                              

  文章链接: 

  1. “Thermal-Conductivity Studies of Macro-porous Polymer-Derived SiOC Ceramics” 

  http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs10765-013-1542-8 

  2. Advances in Engineering网站相关报道: 

  http://advanceseng.com/general-engineering/thermal-conductivity-studies-macro-porous-polymer-derived-sioc-ceramics/ 

     

 

 

 
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