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随着全球能源危机的出现，人们主要通过探索新能源和节约能源两方面进行应对。目前，在没有大量的可用的新能源的前提下，节约能源至关重要。而高性能绝热材料的研发和使用是节约能源的重要手段，越来越受到各国科研人员的广泛关注。泡沫塑料具有密度低、强度高、导热系数低等特点，是常用的常温绝热材料，但其存在可燃、易燃、不耐高温等缺点。与有机的泡沫塑料不同，传统无机保温材料具有不燃、稳定性高、耐高温的特点，但其导热系数相比有机材料高，若通过增加绝热层厚度的方式来增加绝热效果，会使绝热层的体积和重量大大增加。与非真空绝热相比，当无机粉体材料处于真空状态时，可消除粉体颗粒间的绝大部分的气体导热和对流传热，热量传递仅通过固体导热和辐射传热进行，其绝热性能会大幅提高。空心玻璃微球作为一种新型无机粉体绝热材料，球与球之间为点接触，可最大限度降低固体导热，微米级的粒径可对辐射传热进行散射，在真空绝热领域具有很大的应用优势，然而关于空心玻璃微球常温真空绝热性能的系统研究还未见报道。 近年来，低温技术在国防、能源、科研、医疗以及工农业等领域的应用得到了大幅度的拓宽，而低温技术的快速发展离不开低温绝热类型和高性能低温绝热材料的应用。由于真空粉末绝热的综合性能最佳，广泛应用于大、中型低温液体容器中。空心玻璃微球作为一种新型真空粉体绝热材料，在低温真空绝热领域具有非常大的应用前景。相比于传统的珠光砂和气凝胶，空心玻璃微球在低温真空下的绝热性能最好，且具有成本低（气凝胶成本较高），强度高，不存在吸潮压实效应（珠光砂热循环后易压实）等优势。从目前的研究进展来看，国外(主要是NASA)虽然已对空心玻璃微球的低温真空绝热性能进行了相关研究，证实了空心玻璃微球用于低温真空绝热的优势。但NASA仅针对单一型号的空心玻璃微球与其他粉体材料进行了简单的对比，而未结合空心玻璃微球自身的结构特点对其热传导机制和绝热性能的影响开展系统研究。对于空心玻璃微球而言，其优异的绝热性能源于独特的薄壁中空结构，因此与中空微球结构和外形特性相关的真密度、堆积系数、平均粒径和固体比例等参数直接决定了其阻隔热量传输的作用机制以及不同机制对总体传热性能的贡献权重，对其进行系统研究具有重要的理论意义和应用价值。我国由于缺乏粉体真空导热系数测量装置，在空心玻璃微球真空绝热性能方面的研究几乎还没有开始。 基于上述研究背景，本论文主要以瞬态平面热源法、稳态同心圆球法和稳态液氮蒸发量法为基础，自主设计并搭建了三种基于上述方法的导热系数测量装置，研究了空心玻璃微球在室温真空/低温真空的绝热性能及规律。主要工作如下: (1)在室温真空方面，理论计算了六种空心玻璃微球(T17(0.17g/cm3)，T20(0.20g/cm3),T22(0.22g/cm3),T25(0.25g/cm3),T32(0.32g/cm3)和T40(0.40g/cm3)）的真空导热系数。结果表明，六种空心玻璃微球在真空下的导热系数可降低一个数量级。以瞬态平面热源法为研究基础，自主设计并搭建了室温真空粉末导热系数测量装置。研究了上述六种空心玻璃微球在室温条件导热系数随真空压力(0.1Pa，1Pa，10Pa，100Pa，1kPa，10kPa和100kPa)的变化规律。结果表明，空心玻璃微球的导热系数随着真空压力的增加而增加，增加速率呈现缓慢、快速、缓慢的变化规律;相比于非真空，六种空心玻璃微球在真空下导热系数实验值(为3.8160E-03-4.9660E-03W/m·K)均降低了一个数量级，与理论计算结果一致。此外，空心玻璃微球在10Pa以下即可获得很好的绝热效果。 (2)以稳态同心圆球法为研究基础，设计并搭建了室温真空粉末导热系数测量装置。用该装置研究了上述三种空心玻璃微球(T17、T25和T32)在室温下导热系数随不同真空压力(0.1Pa，1Pa，10Pa，100Pa，1kPa，10kPa和100kPa)的变化规律。结果表明，稳态同心圆球法获得的空心玻璃微球导热系数的变化趋势与瞬态平面热源法获得的一致，两种方法获得的导热系数误差在10％以内，表明两种方法准确度高。 (3)在低温真空方面，以液氮为实验流体，以稳态蒸发量法为研究基础，自主设计并搭建了小型液氮杜瓦低温绝热材料导热系数测量装置。该装置可通过液氮的稳态蒸发量来表征绝热材料在实际使用时的绝热性能。 (4)用小型液氮杜瓦导热系数测量装置研究了五种空心玻璃微球(T18(0.18g/cm3)、T19(0.19g/cm3)、T25(0.25g/cm3)、T30(0.30g/cm3)和T38(0.38g/cm3))、珠光砂、白炭黑及单纯高真空绝热方式在液氮-室温(77K-293K)温区及不同冷真空压力（10-3pa，10-2pa，10-1Pa，1Pa，10Pa和100Pa等）下的绝热性能。研究结果显示，空心玻璃微球在所测冷真空压力范围内的绝热性能最好，在高真空(1×10-3Pa)时，不同型号的空心玻璃微球的导热系数在5.5047E-04-8.0750E-04W/m·K范围内。此外，空心玻璃微球在1Pa以下即可获得很好的绝热效果。 (5)从固体导热、气体导热和辐射传热三方面理论计算了空心玻璃微球的低温导热系数，总结了可能进一步降低其低温导热系数的方法。结果显示:通过表面颗粒，可增加热量的传导路径，降低空心玻璃微球的固体导热。在同一冷真空压力时，且堆积系数相近时，降低空心玻璃微球的平均粒径，可降低气体导热。降低空心玻璃微球的平均粒径和固体部分的比值可降低辐射传热。 (6)在保温常温流体方面，通过固体导热、气体导热和辐射传热，理论计算了T30空心玻璃微球的导热系数（20-80℃温区1Pa真空压力下）。用稳态同心圆球法装置测量了T30空心玻璃微球在20-80℃温区1Pa真空压力下的导热系数，通过三次平行测量，得到平均值为5.8221E-03W/m·K。将小型液氮杜瓦导热系数测量装置改装为保温常温流体导热系数测量装置，以80℃热水为例，测量了T30空心玻璃微球在相同条件下的导热系数，为5.6136E-03W/m·K。两种实验方法获得的导热系数测量误差为3.72％，证明稳态同心圆球法的准确度较高。