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摘要
气凝胶材料凭借孔隙率高、抗压能力强和热导率低等优势，在建筑保温材料市场中具有广阔的应用前景。选择正硅酸乙酯和仲丁醇铝为原料，通过溶胶-凝胶法制备了不同SiO2掺杂量的Al2O3-SiO2气凝胶复合保温材料。研究了SiO2掺杂量对复合气凝胶晶体结构、微观形貌、力学性能和导热性能的影响。结果表明，Al2O3-SiO2气凝胶主要由多晶态的勃姆石组成，SiO2的掺杂抑制了γ-Al2O3相的生成，阻碍了羟基缩水反应的发生，且AlO-H基团中的H被Si取代，形成了更为稳定的Al-O-Si键。Al2O3-SiO2气凝胶呈现出开放的多孔结构，SiO2的掺杂改善了气凝胶的孔道走向，使孔径尺寸减小且均匀分布。随着SiO2掺杂量的增加，Al2O3-SiO2气凝胶的抗压强度和比表面积先增大后轻微降低，导热系数先降低后升高，当SiO2的掺杂量为9%(摩尔分数)时，气凝胶的抗压强度最大为40.92 MPa,相比未掺杂SiO2的气凝胶增大了58.97%,比表面积最大为257.33 m2/g,导热系数最低为0.022 W/(m·K),保温性能最佳。综合可知，SiO2的最佳掺杂量为9%(摩尔分数)。
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