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作为一种新型材料,气凝胶因其多纳米孔隙、密度低、隔热性能好等特点,在各种生活领域都有着广泛的应用,在航天器的隔热领域应用前景尤为广阔。但是气凝胶存在力学性能差,比较脆性,受力程度低,无法直接作为隔热材料;泡沫金属具有低密度、低热导率、力学性能优秀且耐高温等特点,然而相比气凝胶,它受辐射影响较大,热导率更高。综合这两种材料的特点,将气凝胶和泡沫金属进行复合以期制备出有良好隔热性能的新型隔热材料。本文采用了数值模拟方法分别研究了以Al2O3气凝胶为主体的Al2O3_SiO2_ZrO2多元复合气凝胶、泡沫镍、Al2O3_SiO2_ZrO2多元复合气凝胶/泡沫镍复合结构的隔热性能。采用comsol软件建立了球棍模型,并分别对SiO2气凝胶、ZrO2气凝胶、Al2O3气凝胶及不同n(Al):n(Si):n(Zr)比例的Al2O3_SiO2_ZrO2多元复合气凝胶进行了模拟传热分析,得出导热性能最佳摩尔比为12:4:2,此比例下的复合气凝胶相比纯Al2O3气凝胶,300K温度下有效热导率下降27.5%,在1500K高温条件下有效热导率下降8.59%,在2100K高温条件下有效热导率下降4.9%。采用面心模型作为泡沫镍表征模型。忽略孔隙内的对流传热,当孔隙率保持在0.95875左右时,300K温度下气相热导率和辐射热导率分别占整体热导率的18.4%和36.6%,总占比高达55.2%;1500K温度下有效热导率为2.725W/(m.K),其中辐射热导率占整体热导率的97%左右。建立了泡沫镍-多元复合气凝胶的简化模型,当泡沫镍孔隙率保持在0.95875时,在不考虑复合气凝胶的孔隙结构的情况下采用孔隙率为0.938的性质的复合气凝胶对泡沫镍实现完全填充,300K温度下整体复合材料的有效热导率为0.02654W/(m.K),相比泡沫镍热导率下降了 62.51%,1500K高温下下降了 95.67%,并且泡沫镍的孔隙率大于0.96后,填充效果基本相似。