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气凝胶被列为十大热门科学技术之一,被称为可以改变世界的多功能新材料。由于气凝胶具有很多的优良特性,使其在许多方面都有很好的应用。特别是在隔热领域,很好的热导率加上优良的热稳定性,使其在各种特殊的窗口隔热体系中有着重要作用。但目前研究的氧化铝、氧化锆气凝胶普遍存在强度低,易破裂等现象,严重束缚着气凝胶工业化的应用。此外在较高的工作温度下,气凝胶会发生高温烧结及相变影响其隔热性能。针对存在的问题,本文调整制备工艺,得到了块状无裂纹的氧化铝、氧化锆气凝胶,并研究了不同元素掺杂对气凝胶热稳定性和形貌等影响。主要研究结果如下:(1)本文以仲丁醇铝为前驱体,通过溶胶-凝胶技术,以无水乙醇和水的混合溶液为反应体系,添加甲酰胺为干燥化学控制添加剂,采用无水乙醇溶液浸泡老化等工序,在超临界条件下成功制备出白色、轻质、块状的氧化铝气凝胶。氧化铝气凝胶经1200℃热处理过后,主要为a-A1203结构,其比表面积为10m2/g。(2)选取正硅酸乙酯作为硅源,制备Si02-Al203二元气凝胶。当热处理温度从室温升至1200℃,气凝胶能保持块状无坍塌、微裂纹现象产生。铝与硅物质量之比为8:1时,气凝胶热稳定性最好,1200℃保温2h后其比表面积能维持在100 m2/g左右。适量的Si02网络结构的存在阻碍了 A1203颗粒间的接触,有利于消除A1203表面羟基,抑制了颗粒的高温烧结和相转变。(3)利用超临界干燥溶胶-凝胶法成功制备得到氧化钇稳定氧化锆(YSZ)气凝胶,从室温升至1200℃气凝胶能够保持无坍塌、裂纹产生。氧化钇的掺杂能够抑制四方相向单斜相的转变,提高气凝胶的热稳定性。氧化钇的质量分数为8%(8YSZ)时,四方相能够在1200℃条件下稳定存在。(4)通过对稀土元素掺杂氧化钇稳定氧化锆(Re-YSZ)气凝胶研究发现,稀土元素种类同样对产物相结构存在一定的影响。离子半径较大的稀土元素掺杂YSZ气凝胶能够有更佳的四方相稳定性。本文成功制备了氧化镧、氧化铈、氧化钆、氧化镱掺杂氧化钇稳定氧化锆气凝胶。其中,La-YSZ的相稳定性明显优于掺杂其他稀土元素的YSZ气凝胶。La-YSZ气凝胶的四方相能够在更高的热处理温度下(1300℃)仍然保持稳定。