SiO₂气凝胶孔隙率高、比表面积高、导热系数低等特点,在隔热、隔音、吸附等应用领域显示出巨大的潜力,但强度低、质地脆等劣势,限制其在工程中的应用。通过第二相复合改善SiO₂气凝胶的力学性能,减少其应用时的制约,对推进气凝胶材料的应用具有重要的工程意义。本文设计在微观结构首先形成高强的三维框架网络,将SiO₂气凝胶填充于网络框架中分离的局域空间,利用高强框架降低SiO₂气凝胶的承载,同时高强框架结构影响SiO₂气凝胶的脆性裂纹扩展以减少其开裂;该复合材料有望加工成各类形状,并保留SiO₂气凝胶的纳米孔结构;本设计大幅度便利SiO₂气凝胶材料工程服役。莫来石以高温强度高、耐热性好、抗热震优异等特点为人熟知;近年来,莫来石晶须框架结构更因其轻质高强的特性受到重视。本文通过调控优化莫来石晶须框架（MWF）孔结构以满足SiO₂气凝胶形成时的真空浸渗、原位凝胶、常压干燥等工艺要求,最终制备出莫来石晶须框架/SiO₂气凝胶复合材料。首先优化基于气固机制合成莫来石晶须框架时的工艺条件,以Al₂O₃、TEOS和Al F₃为原料,研究1100℃～1500℃烧结温度对莫来石晶须框架的结构和导热性能的影响。随着烧结温度的提升,MWF线收缩率增加,开气孔率下降,体积密度升高;反应物流失加快,莫来石相提高;MWF导热系数增加。通过引入碳类造孔剂提升MWF的开气孔率。将中间相碳微球（MCMB）引入初始上述原料,在1300℃合成形成后,900℃空气煅烧除去MCMB。MWF微观下为细针状交错搭建的晶须框架,含有大量的遗传MCMB形态的均匀分散的、孤立的球型孔;球型孔大幅提高晶须框架的气孔率至90.93%。气孔率的增加降低了MWF的室温导热系数;此外,MWF导热系数随温度的升高而有所增加。引入粗大的鳞片石墨（CFG）为造孔剂时,MWF在1500℃下合成后,800℃空气煅烧除去CFG,MWF开气孔率最高为84.9%;细针状的莫来石晶须交错搭建成壁,形成了遗传自CFG的互相连通的片状孔结构,孔宽约为15μm～38μm。通过CFG造孔的晶须框架的导热系数随温度的升高而增加;引入CFG后,气孔率提高同样降低了MWF的室温导热系数。分别将不同前驱体配比的SiO₂溶胶真空浸渍不同种类高气孔率的MWF,随后通过凝胶化、老化、溶剂交换、表面改性以及常压干燥等工艺促使MWF的孔隙原位形成SiO₂气凝胶。MCMB造孔形成的孤立的球形孔内部未发现SiO₂气凝胶,主要由于晶须间搭建的孔径小,孔道连通性差,无水乙醇、正己烷等溶剂难以通过溶剂交换工艺下置换凝胶纳米孔中的水,在干燥过程中凝胶急剧收缩塌陷,不能保留气凝胶形态。复合材料的断口SEM照片中显示了SiO₂气凝胶能够填充到MWF中连续的开气孔,XRD图的漫反射峰证实了SiO₂气凝胶复合结构。因气凝胶轻质的特性,复合材料的密度则近似于MWF的密度,但复合材料的比表面积达到了大幅度提高。MWF宏孔中引入气凝胶,传热机制包含晶须的声子传热、气凝胶网络的热传导以及复合界面的热传导,将使得复合材料传热有所增加。同时,复合材料与水的接触角从MWF近似0°的完全亲水性转变到接近148°,近似于超疏水效果。