纤维多孔陶瓷结构的复杂性使得对其内部结构的表征十分困难。影响纤维多孔陶瓷结构及其性能的是纤维网络结构中纤维段长度、取向等。对材料内部结构特征进行定量的表征和分析,研究材料结构与性能之间相互关系,是指导实验进而拓展材料应用领域的有效手段。创新性地采用冷冻浇注法制备了莫来石纤维多孔陶瓷,对比了冷冻浇注法与真空抽滤法制备的莫来石纤维多孔陶瓷的结构和性能的差异。研究结果表明:冷冻浇注法制备莫来石纤维多孔陶瓷具有轻质(0.339 g/cm~3)、高强(2.12 MPa)、导热系数小(0.053 W/(m·K))的优异性能。此外,研究了冷冻浇注法制备莫来石纤维多孔陶瓷过程中粘结剂含量及纤维长径比对材料结构和性能的影响。研究结果表明:粘结剂含量为5 wt%,纤维长径比为33.1时,制备的莫来石纤维多孔陶瓷具有低密度(0.378g/cm~3)、高强度(2.01MPa)和低导热率(0.058W/(m·K))。利用X射线断层扫描技术与三维图像处理软件对不同长径比莫来石纤维制备的多孔陶瓷的三维结构特征信息进行了定量的提取和分析。研究结果表明:纤维长径比为43.1、33.1、22.3时,纤维架构形成的网络结构中纤维段的长径比分别为9.65、7.26和6.47,其各向异性参数分别为1.45、0.98和0.87。耦合提取的结构特征参数,以Markaki等的模型为基础,以单根纤维在弯矩和轴向力共同作用下的变形机制为依据,对材料的弹性性能进行了预测。对比预测模型与Markaki等的模型,由于轴向力的引入,预测弹性模量值比Markaki等的模型低,预测的泊松比是与纤维长径比相关的函数,与Markaki等的模型推导出的泊松比为常数(1/π)的结论不同。此外,弹性模量预测值与实验值吻合较好,验证了此模型在纤维随机取向的均质三维纤维网络结构中应用的可靠性。耦合提取的结构特征参数建立了结构可控的纤维网络结构模型,研究了粘结点大小(R=0,a,1.3a,1.5a)、纤维体积分数(2~4 vol%)和各向异性参数(1~10)对纤维网络导热系数的影响。在建立纤维网络结构模型过程中,对纤维之间的相对位置关系进行了判断,并以此为依据创新性地在网络结构中加入了粘结点(球),对粘结点大小进行了控制。研究结果表明:粘结点大小、纤维体积分数以及各向异性参数中,各向异性参数(纤维的取向)对材料的导热系数影响显著。