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SiO2气凝胶独特的纳米级骨架网络结构,使之具有极低密度、高比表面积和高孔隙率等特性,其表观热导率远低于空气的热导率,是一种新型轻质、高效的纳米孔超级绝热材料。良好的绝热性能使其作为真空绝热板（VIP）芯材的一种,在建筑外墙外保温领域具有广泛的应用前景。本文利用扫描电镜和比表面积微孔分析仪对粉末状SiO2气凝胶微观形貌进行表征,观测到样品微观结构可分为三级:一级结构是数纳米至数十纳米尺度类球形颗粒;二级结构是由一级颗粒聚集而成的颗粒团簇,尺度约数百纳米;三级结构是由二级结构的颗粒聚集成尺寸较大的颗粒团簇,尺度约数十微米。基于实验检测,建立了SiO2气凝胶分形结构模型。根据此物理模型,考虑用不同的气相热导率计算模型来描述颗粒间小孔隙至大孔隙的不均匀分布,提出了跨尺度孔径分布气凝胶分形热导率数理模型。通过与文献实验数据及理论模型对比分析,验证了该模型用于预测气凝胶总体有效热导率具有较高的准确性。论文深入探讨了压强、密度、比表面积等参数对SiO2气凝胶总体有效热导率的影响规律及机理,结果表明:当压强自大气压开始降低,气凝胶总体有效热导率急剧降低,这是由于随压强减小,气体分子平均自由程增大,分子自由运动受孔隙的束缚作用显著增强,由此导致气相热导率显著降低。当降至约103Pa后,气体分子平均自由程与气凝胶孔隙尺度相当甚至大于其孔隙尺度,气体分子平均自由程随压强降低而增大的趋势变缓,加之气体分子已受孔隙空间严重束缚,压强降低不能显著增强气体分子自由运动的抑制作用,因而热导率基本保持不变,此时热量的传递主要是固相导热和辐射传热;材料比表面积和密度是表征气凝胶结构的两个基本参数。密度增大意味着孔隙率减小,其结构更加密实,固相热导率的贡献增大,而气相热导率降低。密度较大时,固相热导率占比重大,而密度较小时,气相热导率占比重大,研究表明存在使热导率最小的气凝胶最佳密度值。且密度不变时,增大气凝胶的比表面积可提高其绝热性能,这是因为密度不变比表面积增大,此时固相颗粒尺寸和孔隙尺寸减小,孔隙对气相分子自由运动的束缚也增强,气相热导率减小,导致气凝胶总体有效热导率降低。