1、研究背景 随着社会经济的飞速发展，能源与环境已成为全球性问题。

开发新能源、提高现有能源的利用率是人类可持续发展的必然结果。

隔热保温技术作为节能措施之一，可以有效的减少生产过程中的热量损失，降低能耗、提高资源利用率、减少温室气体排放，具有很高的经济和社会效益。

气凝胶作为一种新型的纳米多孔材料具有优异的隔热性能，其常温常压下的热导率可低于0.02 W/(m#8729;K)，是目前固体材料中热导率最低的一种材料，使其在隔热领域有良好的应用前景[1-5]。

图1 气凝胶3维网络结构示意图 图2 不同隔热材料热传热机制示意图 作为一种纳米多孔材料，气凝胶具有连续3维纳米多孔网络结构（如图1所示），赋予其低密度、高比表面积、大孔隙率等特性，其独特的网络结构可以有效限制热量传输 [6-9]，如图2所示，气凝胶的纳米孔和三维网络结构可以有效抑制气体分子的对流传热的传热和固体热传导。

而且气凝胶的网络结构（孔结构）可以通过溶胶-凝胶工艺调控[1, 10]，是一种理想的高性能隔热材料，其室温热导率可低至0.018W/(m#8729;K)以下[11]，大大优于传统隔热材料（如图3）。

图3 不同材料在不同温度下的热导率 目前研究最多最成熟，且已经产业化应用的是SiO2气凝胶，但是SiO2气凝胶结构稳定性差，长期使用温度一般不超过650#730;C，650℃以上其网络结构逐渐坍塌，超过900#730;C孔结构彻底消失，如图3所示。

图4 SiO2气凝胶形貌和微观结构（SEM照片）随温度的变化 综上所述，现有的气凝胶隔热材料很难满足航空航天等领域对耐温性的需求，亟需研发新型高性能、耐高温气凝胶隔热材料。

2、耐高温气凝胶国内外研究现状 Al2O3和ZrO2气凝胶被认为应当比SiO2气凝胶具有更好的结构稳定性，但其固体骨架在高温下的晶体化、晶相转变和晶体生长会破坏气凝胶的网络结构，这种现象甚至会出现在气凝胶最初的制备过程中，导致难以获得完整的块状Al2O3和ZrO2气凝胶材料[12,13]。

Li[14]和Zhang等[15]分别采用SiO2包覆的方法改善ZrO2和Al2O3气凝胶的结构稳定性，但改性后气凝胶的耐温性也不超过1000#730;C，而且其1000#730;C热导率高达0.18W/(m#8226;K)。