我国在现代化工业生产、社会生活及军事反恐等活动中可能发生的爆炸、火灾、高压蒸汽、高温液体喷溅等灾难性事故呈上升趋势。国内常见的热防护服主要通过叠加、复合等方式构筑多层面料结构,保护相关环境下从业人员的安全。但传统热防护服由于厚重会从人体散热、代谢率、活动性能三个方面增加人体热应激,影响着装者的工作效率及决策能力。开发具有优异热湿舒适性和防护性的轻质热防护服,为从业人员提供更好的安全保障是现代防护服装发展的必然趋势。气凝胶材料内部具有特殊的连续网络连接孔洞结构,具有优异的隔热性能,同时能一定程度上减轻防护面料系统的重量,且气凝胶材料的透湿性和透气性较传统热防护织物更加优越,从而减少着装者出现热应激的几率。石墨烯气凝胶具有高比表面积、高孔隙率、高电导率以及良好的横向热导率和机械强度等优点。在热暴露条件下,一方面,石墨烯能快速导热减少织物表面的热积蓄,另一方面气凝胶结构可以较好地阻碍外界的热量传递至内部人体皮肤。基于目前国内外研究的不足和当前国内发展的需要,本研究旨在应用石墨烯气凝胶构筑一种新型的热防护服面料系统,降低传统防护服装重量,提高服装的舒适性,探讨石墨烯气凝胶材料用于热防护服替代传统的防护面料系统的合理性。研究制备了一种石墨烯气凝胶,构筑了防护外层、防水透气层、石墨烯气凝胶、隔热层的复合防护面料系统,探索了面料系统的碳纤维含量(0%;10%)、石墨烯浓度(5wt%;7wt%;10wt%)、石墨烯气凝胶高度(6mm;8mm;10mm)等因素对面料系统隔热性能和热湿舒适性能的影响。研究表明,石墨烯气凝胶重量仅为同一面料结构中隔热层的七分之一,在低温热辐射环境下,石墨烯气凝胶有效地提高了面料系统的热防护性能,且不同碳纤维含量、石墨烯浓度以及气凝胶高度的面料系统对于温升12℃、温升24℃、最大温差等热防护指标的影响存在显著差异,浓度与碳纤维含量交互效应极显著,浓度与高度因素交互效应显著。其中碳纤维含量为10%、浓度为7wt%、高度为8mm的面料系统的热防护性能最好。基于热阻、湿阻、透湿指数以及透湿量来综合评价不同面料系统的热湿舒适性能,发现碳纤维含量为10%、浓度为7wt%、高度为8mm的面料系统的热湿舒适性能最好。本论文的研究成果将为开发具有优异的热湿舒适性和防护性的轻质热防护服提供指导性建议,改善传统热防护服厚重、舒适性较差的现状,为基于石墨烯气凝胶材料研制轻质化热防护服提供了思路和启发。