耐高温Al2O3气凝胶隔热材料的研究进展

佟天白 任河 王恒芝 刘梅 范召东

中国航发北京航空材料研究院 北京100095

随着航空航天事业的日益发展，航空发动机的性能也在不断提升，其高温区域尤其是冲压发动机及涡轮风扇发动机的燃烧室及尾喷管段外壁的温度在不断提高。为了避免高温对发动机壳体等部位造成破坏，必须使用耐高温隔热材料对这些部位进行包覆。随着耐温等级需求的日益提高，隔热材料的选择也越来越苛刻［1-2］。气凝胶隔热材料因具有独特的纳米级三维网络骨架结构并在介孔尺度上拥有高孔隙率的特性，以轻质、隔热效果好等特点成为目前公认隔热效果最好的隔热材料［3-4］。1931年，Kistler［5］使用硅酸钠作为前驱体，采用溶胶-凝胶法经超临界干燥最早制得SiO2气凝胶。经几十年发展，目前气凝胶材料主要分为氧化物气凝胶、有机碳气凝胶及碳化物气凝胶。其中，SiO2气凝胶已被广泛应用于隔热领域，常温下热导率小于0.02 W·m-1·K-1，为已知热导率最低的固体材料。面对航空发动机耐温需求的提高，成熟的SiO2气凝胶已经不能满足航空发动机对隔热材料的要求。而有机碳气凝胶及碳化物气凝胶虽然耐温等级较高，但不耐氧化，无法在高温空气环境下适应航空领域使用要求［6］。由于Al2O3气凝胶的高温热稳定性比SiO2气凝胶要好，而且轻质、耐高温，作为高温隔热材料、催化剂、催化剂载体等得到了广泛的关注，成为目前气凝胶研究领域的热点之一。

为此，总结了近年来Al2O3气凝胶的研究进展，同时展望了其未来的应用前景。……