二氧化硅气凝胶是一种构成连续三维网络结构的多孔材料。这个特殊的结构赋予其独特的特性,如超高比表面积、高孔隙度和极低热传导率等。其具备的独特结构和优异的性能使其在众多的领域有很好的应用前景。如今,气凝胶的制备仍存在许多问题,包括:生产成本较高、成品稳定性差和成品力学性能不够等。因此,研究二氧化硅气凝胶的最优制备方法以及对二氧化硅气凝胶传热模型进行分析验证,对气凝胶的发展有着极其重要的意义。针对以上两点本文做了以下研究:以正硅酸乙酯为硅源,经溶胶-凝胶、老化、疏水性改性和CO2超临界干燥等一系列过程得到二氧化硅气凝胶样品。针对实验过程中凝胶时间做了具体的单因素实验分析,经水平正交实验得到二氧化硅气凝胶制备最优摩尔比配比为:正硅酸乙酯:无水乙醇:H2O:HCl:NH3.H2O=1:3:5:3×10-3:4.8×10-3,并获得孔隙率最高为95.6%的疏水性二氧化硅气凝胶。通过扫描电镜(SEM)、比表面积孔径分析仪(BET)、热常数分析仪、TG热重分析仪和拉曼光谱仪等对最优二氧化硅气凝胶样品的微观结构、导热系数以及热稳定性等进行了详细的分析。结果表明:此配比方法制备的气凝胶样品骨架完整,纳米颗粒均匀,孔隙大小均匀,孔隙比较发达,展现出较好的三维网络结构,并且具备较强热稳定性。经分析该气凝胶样品比表面积为756.9m2/g,总孔容为1.51cm3/g,平均孔径为16.22nm,密度为 96.8kg/m2,导热系数为 0.02W/(m·K)。采用小球构成的杆状立方列结构模型,对二氧化硅气凝胶的气相导热系数、固相导热系数、辐射传热系数和总导热系数进行分析。利用单因素实验,探究了老化温度对二氧化硅气凝胶导热系数的影响,得到气凝胶导热系数随老化温度的升高而缓慢升高的结论。通过传统传热模型分析了比表面积和密度对二氧化硅气凝胶微观结构的影响,并利用实验结果进行了验证。着重分析了气相导热模型,通过气相导热模型分析了比表面积、密度和环境压力对二氧化硅气凝胶气相导热系数的影响。得到气凝胶气相导热系数随着比表面积和密度升高而降低的结论,并利用实验结果进行了验证;得到气凝胶气相导热系数随压力的增大而增大的结论,当环境压力p>106pa时,气凝胶的气相导热系数开始接近自由空间内气体的气相导热系数,当环境压力P<104pa时,气相导热系数趋近于零。