磷钼酸插层水滑石复合CNFs气凝胶的制备及其隔热保温性能

作     者：袁利萍 吴袁泊 俞佳静 张世琰 孙铱 胡云楚 范友华 

作者机构：中南林业科技大学材料科学与工程学院 湖南省林业科学院 

出 版 物：《无机材料学报》 (Journal of Inorganic Materials)

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：湖南省教育厅科学研究项目(23A0202) 长沙市自然科学基金项目(2022kq100) 中央财政林业科技推广示范资金项目( XT02) 

主　　题：磷钼酸 插层水滑石 纳米纤维素 气凝胶 隔热保温 

摘      要：轻质、隔热和耐高温材料是航天人员和精密设备的必要保障。纳米纤维素（CNFs）因高比表面积、低热膨胀系数和高强度等特性，在轻质航天航空材料领域具有潜在的应用前景，但是质脆易燃又限制了其在高温领域的广泛应用。为了提升CNFs的耐高温性能，本工作采用共沉淀法和离子交换法成功制备了[PMo12O40]3–插层改性的ZnAl-PMo12O40-LDHs，将其与硼酸（BA）复合CNFs制备了PMo-LDHs+BA/CNFs气凝胶。当PMo-LDHs和BA的质量分数分别为CNFs的62.5%和2.0%时，所制得的62.5PMo-LDHs+BA/CNFs气凝胶的密度为16.28 kg·m-3，导热系数为0.044 W/（m·K）。隔热背温实验表明，该气凝胶的t250（隔热温度达到250 ℃所需时间）高达2022.8 s，比纯CNFs延长867.8 s；其R250（隔热温度达到250 ℃时的升温速率）只有0.124oC·s-1，仅为纯CNFs R250的57.4%，表现出优异的隔热保温性能。灼烧实验显示，纯CNFs气凝胶在15 s内完全燃烧，而62.5PMo-LDHs+BA/CNFs气凝胶在81 s内未被点燃，且未出现明显收缩或变形。燃烧残余物的SEM结果表明，PMo-LDHs受热分解，在CNFs基材表面催化形成致密均匀的连续炭层，从而提高了CNFs气凝胶的耐火性能。