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SiO2气凝胶独特的纳米骨架网络结构赋予其孔径小、孔隙率高、孔道结构丰富、比表面积大等特性,在隔热保温、吸音降噪、吸附分离、工业催化等领域具有广阔的应用前景。然而,气凝胶内部纳米骨架网络结构的缺陷多、连续性差,导致材料强度低、脆性大、稳定性差,外应力作用下极易发生不可逆的结构破坏甚至崩塌,极大的限制了其实际应用。通过将SiO2气凝胶粉体与聚合物黏结剂或者微米纤维毡进行复合,可在一定程度上提升材料的结构稳定性,然而聚合物黏结剂会堵塞其内部孔道结构使其隔热性能下降,同时微米纤维毡与SiO2气凝胶粉体间的作用力弱,导致复合材料存在粉体易脱落、抗震性差、抗弯折性能差等问题。近年来,科研人员以连续性好的一维纳米材料作为基本单元,通过层层堆叠法、模板法、气流纺丝法、真空抽滤法、自组装法等制备出了一系列新型气凝胶材料,构筑基元的连续性使材料具有良好的结构稳定性,克服了SiO2气凝胶的脆性问题。然而,由于材料结构可控性差且内部孔结构单一,导致材料的力学性能及隔热性能难以满足实际应用的求。因此,开展纤维基气凝胶的可控构筑,通过多层次结构设计制备出具有兼具良好力学及隔热性能的纤维基气凝胶具有十分重要的意义。本文以SiO2纤维基弹性气凝胶的设计制备及其隔热性能提升为主题开展了一系列的研究。通过以柔性SiO2纳米纤维为基本单元,结合冷冻干燥法和物理/化学粘结结构构筑,制备出了多种具有不同结构的SiO2纤维基弹性气凝胶,研究了构筑基元特性及制备过程参数对复合气凝胶结构成型的影响规律,考察了材料的多层次微观结构与其隔热性能间的内在关联。在此基础上,通过将柔性SiO2纤维组装成具有交织胞腔结构的SiO2纤维气凝胶,首次制备出兼具良好弯曲及压缩性能的陶瓷气凝胶,探索了构筑基元柔性及气凝胶结构连续性对气凝胶力学性能的影响机制,并研究了其在高温管道隔热方面的应用。取得的主要研究成果总结如下:（1）通过以绿色可再生的纤维素纳米纤维（CNF）溶液作为分散剂,利用CNF与SiO2纳米纤维间的氢键作用实现了SiO2纤维的均匀分散,经过后续的冷冻干燥和高温碳化,制备出了SiO2/C复合纤维气凝胶。通过调控CNF与SiO2纤维的比例,实现了类蜂巢胞腔-双纤维网络腔壁结构可控构筑,研究了复合气凝胶结构与其力学及隔热性能间的关系。结果表明,超细碳纤维网络对腔壁铰接结构及腔壁上SiO2纤维的穿插包覆作用,使得复合气凝胶在不需要构筑化学粘结结构的情况下即具有良好的力学稳定性,在80%的大压缩应变下循环压缩500次后塑性形变仅为11.9%。同时,SiO2/C复合纤维气凝胶的高孔隙率胞腔结构和超细碳纤维网络的多通道热传导路径使材料的导热系数最低为24.52m W m-1 K-1;此外,SiO2纤维的优异耐温防火性能使得SiO2/C复合气凝胶在酒精灯的明火接触下不被点燃,阻燃性能好。（2）通过在SiO2纳米纤维分散液中加入SiO2气凝胶粉体,并引入SiO2溶胶作为耐高温粘结剂,经过冷冻干燥和高温煅烧,制备出了具有多级胞腔结构的SiO2纤维基复合气凝胶。材料内部冰晶排挤形成的具有稳定粘结结构的SiO2纤维胞腔结构稳定性好,可承受压缩过程中的形变作用力,为复合气凝胶的力学性能提供了保障;同时,SiO2气凝胶粉体的纳米孔道结构被完整的保留,有效提升了复合材料的隔热性能。结果表明,当复合材料中气凝胶粉体含量为30wt%时,材料的导热系数最低为23.27m W m-1 K-1,并且具有较大的压缩回复性能（80%）和良好的循环压缩性能（50%应变下压缩1000次塑性形变为19.8%）;此外,材料具有良好的耐温性能,最高使用温度可达1100℃。（3）将弹性性能好、体积密度小且耐高温的SiO2纳米纤维气凝胶浸渍于一定浓度的SiO2溶胶中,并对复合材料进行凝胶和干燥,获得了弹性纤维支撑框架和纳米孔气凝胶骨架复合的双网络结构SiO2纤维基气凝胶。SiO2纳米纤维气凝胶支撑骨架的耐温性和优异的力学性能使复合材料在-100℃至500℃较宽的温度范围内保持良好的压缩回复性能和耐疲劳性能,十万次耐疲劳测试过程中弹性模量、损耗模量均保持不变。同时,SiO2气凝胶的纳米级骨架和网孔结构使材料具有良好的隔热性能,常温下材料的最低导热系数为21.96m W m-1K-1,并且在1000℃丁烷喷灯作用下复合气凝胶冷面温度仅为75℃。此外,根据不同结构的复合气凝胶的微观结构进行了模型构建和热学模拟,分析了材料结构与隔热性能间的关系。（4）从提高纤维气凝胶结构连续性的角度出发,采用高长径比的柔性SiO2纳米纤维为构筑基元,设计构筑了一种具有稳定交织胞腔结构的SiO2纤维气凝胶,构筑基元及胞腔结构的高连续性使制备出的SiO2纤维气凝胶兼具优异弯曲性能和压缩性能。在较大的压缩和屈曲回复应变（85%）下可以完全回复至初始位置,并且在不同的温度条件下进行十万次屈曲疲劳测试后结构及力学参数（储能模量、损耗模量和损耗因子）可以保持相对稳定。同时,采用聚焦离子束扫描电子显微镜原位观察并证实了基本单元SiO2纳米纤维的柔性,并采用扫描电子显微镜原位观察了压缩作用力下纤维腔壁的弯曲-回复过程,对材料的弯曲机理进行了表征和初步分析,为其他种类的可弯曲陶瓷纤维基气凝胶的制备提供了研究思路。此外,厚度为1cm气凝胶可使700℃的高温管道外层温度稳定在110℃左右,展现出良好的管道隔热性能。