隔熱材料，又稱熱絕緣材料，在許多領(lǐng)域，包括航空航天工業(yè)都有廣泛應(yīng)用，同時(shí)具有重要的節(jié)能價(jià)值。新型納米隔熱材料具有低于同溫度下的靜止空氣的熱導(dǎo)率，被稱作超級(jí)隔熱材料。
熱量在隔熱材料中的傳遞途徑，主要有固相導(dǎo)熱、氣相導(dǎo)熱和輻射傳熱三種，具有低熱導(dǎo)率的納米超級(jí)隔熱材料應(yīng)具備以下特征：構(gòu)成固相骨架材料的密度和熱導(dǎo)率應(yīng)盡量低；材料的孔徑結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足孔徑小，且分布集中的要求；構(gòu)成骨架的納米顆粒之間的接觸狀態(tài)應(yīng)最大限度降低氣固耦合傳熱。
目前，文獻(xiàn)報(bào)道較多的有SiO2納米超級(jí)隔熱材料。制備SiO2納米超級(jí)隔熱材料對孔結(jié)構(gòu)的控制目標(biāo)是使該材料具有均勻的孔徑；孔體積應(yīng)盡量大；同時(shí)，大孔所占體積相對少。據(jù)報(bào)道，可采用酸堿兩步催化法制備SiO2納米超級(jí)隔熱材料。SiO2納米超級(jí)隔熱材料的孔結(jié)構(gòu)與所用催化劑和溶劑中的水用量有關(guān)；SiO2骨架顆粒的大小及分布與催化劑的濃度相關(guān)。所獲得的SiO2納米超級(jí)隔熱材料由納米顆粒相互連接形成鏈狀骨架，納米顆粒的直徑在10～20 nm 之間，具有比較均勻的粒徑分布。采用酸堿兩步催化工藝，可以精確控制催化劑及水的比例，能夠調(diào)控SiO2納米超級(jí)隔熱材料納米顆粒的生長及粒徑分布，使SiO2納米超級(jí)隔熱材料的微觀結(jié)構(gòu)均勻性得到明顯的提高。
最近，我國航天材料及工藝研究所進(jìn)一步優(yōu)化了納米超級(jí)隔熱材料的組成與結(jié)構(gòu)，在酸堿兩步法制備SiO2納米超級(jí)隔熱材料的基礎(chǔ)上，制備了具有均勻孔結(jié)構(gòu)的SiO2-Al2O3納米超級(jí)隔熱材料。傳統(tǒng)制備SiO2-Al2O3復(fù)合納米超級(jí)隔熱材料的方法是分別配置SiO2和Al2O3溶膠，然后將兩者按比例混合，經(jīng)凝膠、老化、干燥后得到。由于Al2O3前驅(qū)體的水解速率遠(yuǎn)高于SiO2前驅(qū)體，使得所獲得的SiO2-Al2O3微觀結(jié)構(gòu)不均勻。為克服上述方法的缺點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)過程中采用納米耐磨鋁粉體為Al2O3的前驅(qū)體，采用與SiO2納米超級(jí)隔熱材料相似的工藝制備SiO2-Al2O3納米超級(jí)隔熱材料。實(shí)驗(yàn)中采用的納米耐磨鋁粉體直徑約為10～20nm，與SiO2納米超級(jí)隔熱材料骨架的尺寸在同一量級(jí)，控制凝膠的條件及納米耐磨鋁粉體加入的時(shí)間，使耐磨鋁納米顆粒均勻地嵌入到SiO2納米骨架中，形成與SiO2納米超級(jí)隔熱材料相似的“納米顆粒堆積”多孔結(jié)構(gòu)。
檢測表明，該所所研發(fā)的SiO2-Al2O3復(fù)合納米超級(jí)隔熱材料，最高使用溫度可達(dá)到1200℃，在室溫和高溫條件下均表現(xiàn)出優(yōu)異的隔熱性能，而且也突破了大尺寸(最大達(dá)600mm) 復(fù)雜形狀部件的制造工藝技術(shù)。該材料在25℃常壓條件下的熱導(dǎo)率僅為0.02W/m.K，即使在800 ℃的高溫條件下，其熱導(dǎo)率也只有0.034W/m.K。在真空條件下，該材料的熱導(dǎo)率表現(xiàn)出明顯的下降趨勢，例如在25℃/104 Pa 下其熱導(dǎo)率僅為0.012 /m?K，比常壓下下降40% 以上，在5 Pa 條件下，甚至降至0.006/m.K， 下降幅度達(dá)到70%; 在800℃/6 Pa 條件下，其熱導(dǎo)率也僅為0.02W/m.K。